通过调整Cu/nGe-CeOx体系中的微观区域电子结构以应对晶格畸变，从而显著提升CO2氢化反应生成CH3OH的效率

《AIChE Journal?AIChE》：Ge adjusted microregion electron structures of lattice distortion in Cu/nGe-CeOx to boost CO2 hydrogenation to CH3OH

CO?加氢制甲醇的铜基催化剂研究：通过湿法浸渍制备Cu/nGe-CeO_x催化剂（n=0,0.25,0.5,1），实验与DFT计算表明Cu/0.5Ge-CeO_x因氧空位浓度高、铜颗粒细小及CO?吸附有利区域，在220-260°C、3MPa下CH?OH选择性提升至82.21%（较基准催化剂提高46.98%），且100小时稳定性优异，Ge改性通过表面晶格畸变和电子结构调控优化催化界面，促进CO?活化并抑制HCOO副路径，降低RWGS反应能垒。

　　

摘要

开发高性能的、基于铜的非贵金属催化剂用于二氧化碳（CO₂）的氢化反应，对于成功生产绿色甲醇（CH₃OH）具有极其重要的意义。本文通过初始润湿浸渍法合成了Cu/nGe-CeO_x催化剂（其中n分别为0、0.25、0.5和1 wt%），并利用实验和密度泛函理论（DFT）计算对其进行了全面研究。在所有催化剂中，Cu/0.5Ge-CeO_x催化剂表现出最高的氧空位浓度、最小的铜晶粒尺寸以及最有利于二氧化碳吸附的区域。在220–260°C的温度范围内、3 MPa的压力下以及3000 mL·g_cat^?1?1的气体时空速条件下，与Cu/0Ge-CeO_x催化剂相比，Cu/0.5Ge-CeO_x催化剂产生的甲醇产量显著提高。特别是在260°C时，甲醇产量从35.23%大幅提升至82.21%，并且该催化剂在100小时内仍保持高活性。这是因为引入的Ge促进剂通过诱导载体表面的晶格畸变调节了其微观区域的电子结构，同时在相邻的铜簇上形成了高度活性的界面。这不仅实现了原位激活的二氧化碳与氢气的协同反应过程，还抑制了HCOO途径的生成，降低了RWGS途径中速率控制步骤的能垒，并协调了该途径中的一些竞争性分支反应路径。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。