中国科学院 学分:中国科学院 二氧化碳(CO2)催化加氢是一种绿色可持续的合成商品化学品如甲醇的方法
这一转化过程是实现“甲醇经济”或创造“液体阳光”的关键，这两个方面都是循环经济
最近的研究揭示了一族金属氧化物催化这一反应的潜力
然而，进一步优化其工业应用的催化性能仍然是一个巨大的挑战，主要是由于与这些催化剂的合理设计和受控合成相关的困难
在这样一个挑战的激励下，一个由Profs共同领导的团队
中科院上海研究院的孙、、报道了理论指导下合理设计高活性、高选择性的氧化铟催化剂的成功案例
新的发现发表在6月17日的最新一期《科学进展》上
为了合理设计具有良好甲醇合成性能的In2O3基纳米催化剂，研究人员进行了大量的密度泛函理论计算，通过确定优先途径，建立了In2O3催化剂在CO2加氢制甲醇和二氧化碳过程中的催化机理
计算模型确定了很少研究的六方In2O3的{104}面最有利于甲醇合成
在此理论预测的基础上，采用多种实验方法合成了不同相态、不同形貌的In2O3催化剂
不同立方(c-In2O3)和六方氧化铟(c-In2O3)表面上最有利的CO2加氢途径示意图
信用:SARI 有趣的是，以这种方式合成的四种In2O3催化剂之一被证实主要暴露理论上确定的{104}面
该催化剂在活性和选择性方面也表现出最佳性能，证实了密度泛函理论的预测
由该催化剂催化的甲醇合成反应即使在360℃的非常高的温度下也是有利的
甲醇的时空产率达到10
9毫摩尔/克/小时，这超过了所有先前已知的用于该反应的催化剂，包括先前报道的In2O3基催化剂和众所周知的铜基催化剂
本研究中发现的In2O3催化剂有望作为直接将CO2转化为甲醇的方法用于工业应用
此外，这种In2O3催化剂的发现将促进氧化物/沸石双功能催化剂的进一步发展，用于通过甲醇中间体将CO2直接加氢为各种C2+烃(低级烯烃、汽油、芳烃等)
同样重要的是，这一发现也凸显了计算科学在帮助设计工业相关催化剂方面的关键作用
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