中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院

摘要 將 CO2 通過(guò)催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇、一氧化碳、甲酸、低碳烯烴和芳香烴等有價(jià)值化工原料是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的重要手段。催化劑是轉(zhuǎn)化過(guò)程的決定因素之一，開(kāi)發(fā)高轉(zhuǎn)化率和高選擇性的催化劑仍是當(dāng)前 CO2 催化轉(zhuǎn)化研究的重點(diǎn)內(nèi)容。目前，采用的催化劑主要為貴金屬催化劑和部分過(guò)渡態(tài)金屬催化劑，同時(shí)部分非金屬催化劑、新型催化劑和本體催化劑也具有良好的催化活性。轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和非均相化程度越高，則 CO2 催化轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化率和選擇性越低。催化反應(yīng)以熱催化和光催化為主，反應(yīng)條件的差異導(dǎo)致不同催化劑的性能可比性較差。因此，除開(kāi)發(fā)高效催化劑外，建立規(guī)范化的 CO2 催化轉(zhuǎn)化評(píng)價(jià)方法也是未來(lái)研究的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 CO2；催化轉(zhuǎn)化；催化劑；轉(zhuǎn)化率；選擇性

         CO₂過(guò)度排放是全球變暖、極端天氣和荒漠化等環(huán)境問(wèn)題的主要誘導(dǎo)因素之一。中國(guó)作為CO₂排放量較高的國(guó)家之一，面臨著巨大的壓力。但我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程尚未完成，CO₂排放量不會(huì)立即停止增長(zhǎng)，無(wú)法僅靠少排或不排實(shí)現(xiàn)控碳目標(biāo)[1]。將CO₂定向轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品、能源與材料，可以緩解環(huán)境問(wèn)題，并減緩人類對(duì)化石能源的依賴，將豐富、價(jià)廉、可再生的CO₂“變廢為寶”，以部分替代化石原料，滿足可持續(xù)發(fā)展需求，是具有重要意義的研究方向[2-3]。但CO₂氣體固有的熱力學(xué)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)惰性導(dǎo)致其活化難度大、轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率較低，構(gòu)建合理的催化體系是提升轉(zhuǎn)化率的最佳途徑。CO₂催化轉(zhuǎn)化主要通過(guò)熱催化、光催化、電催化、太陽(yáng)能光熱協(xié)同催化和生物催化等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。其中熱催化適用范圍最廣，應(yīng)用場(chǎng)景最多，反應(yīng)條件最易控制。工業(yè)催化劑的生產(chǎn)過(guò)程由于要滿足大批量生產(chǎn)要求，且生產(chǎn)工序復(fù)雜，導(dǎo)致成品催化劑性狀及性能常具有不穩(wěn)定性。國(guó)際知名的化工企業(yè)如巴斯夫、阿托菲娜、ABB 及中國(guó)石化等都已經(jīng)具備成熟的催化劑生產(chǎn)線，但催化劑產(chǎn)品主要應(yīng)用于常規(guī)化學(xué)原料的生產(chǎn)。根據(jù)全球CO₂處理的需求，CO₂資源化轉(zhuǎn)化會(huì)逐步發(fā)展為多領(lǐng)域、多產(chǎn)業(yè)鏈的重要工業(yè)手段，催化劑的性能評(píng)價(jià)受到自身性狀、反應(yīng)空速、溫度、壓力及抗老化性能等多種因素影響，開(kāi)發(fā)活性好、性能穩(wěn)定且適合大批量生產(chǎn)的CO₂轉(zhuǎn)化催化劑并建立標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)價(jià)方法具有重要意義。

1 CO₂催化轉(zhuǎn)化機(jī)理 

         CO₂是有16電子的直線型分子[4]，依據(jù) Lewis 酸堿理論，CO₂既可以屬于Lewis 酸，即碳原子作為親電中心；又可以是 Lewis 堿，氧原子作為親電中心。采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄝ斎腚娮踊蛘咴诜磻?yīng)中奪取其他分子的電子是活化 CO₂的有效途徑。如圖 1 所示，碳原子的2個(gè)sp雜化軌道分別與2個(gè)氧原子生成σ鍵，碳原子上2個(gè)未參與雜化的p軌道與sp雜化軌道呈直角，并且在側(cè)面同氧原子的p軌道分別肩并肩發(fā)生重疊，生成2個(gè)3中心4電子的離域π鍵，分子中碳原子處于最高氧化態(tài)+4 價(jià)，CO₂的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能為-394.38 kJ/mol，分子化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是不易發(fā)生反應(yīng)的惰性氣體。CO₂的活化通常需要借助催化劑，且在較高的溫度和壓力下以克服熱力學(xué)能壘，因而目前對(duì)CO₂轉(zhuǎn)化的研究也常圍繞催化劑展開(kāi)。

         CO₂催化的產(chǎn)物依據(jù)碳鏈長(zhǎng)度可分為 C1 產(chǎn)品（如甲烷、甲醇、CO）和 C2+化學(xué)品；依據(jù)含官能團(tuán)可分為含氧類產(chǎn)物（如甲醇、甲酸、二甲醚、低碳醇等），烯烴類產(chǎn)物（如低碳烯烴），烷烴產(chǎn)物（如汽油等）。CO2 轉(zhuǎn)化主要是從甲醇[5]、逆水氣變換（RWGS）結(jié)合費(fèi)-托（FT）[6]和 CO2 直接費(fèi)-托[7]3 類路徑生成。無(wú)論哪種反應(yīng)路徑，由于 CO2 具有極高的惰性和高Ｃ—Ｃ耦合壁壘，最終問(wèn)題都集中在高活性和高選擇性的催化劑研發(fā)上。目前，主要有均相和非均相 2 種催化劑類型。均相催化劑（如 Ru-、Pd-、Rh-和 Ir-基催化劑）對(duì)甲酸和甲酸鹽的合成有較好效果，但由于價(jià)格昂貴、儲(chǔ)量小、合成難而不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；非均相催化劑（如 Cu-、Fe-和 Ni-基催化劑）更具工業(yè)應(yīng)用前景，但這類催化劑在熱反應(yīng)過(guò)程中存在逐漸失活或選擇性較差的問(wèn)題。金屬氧化物兼具較好的催化活性和抗老化能力，但決定催化性能的催化劑表面氧空穴狀態(tài)和晶格氧與吸附氧數(shù)量會(huì)隨著反應(yīng)過(guò)程衰減。催化劑的選用和催化反應(yīng)供能方式等主要由催化目標(biāo)產(chǎn)物所決定。因此，筆者以 CO2 催化轉(zhuǎn)化的代表性產(chǎn)物進(jìn)行分類來(lái)介紹目前 CO2 轉(zhuǎn)化催化劑的研究進(jìn)展，以期為 CO2催化轉(zhuǎn)化的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供理論依據(jù)。

2 催化劑研究現(xiàn)狀 

2.1 CO₂催化制甲烷催化劑 

         CO₂甲烷化催化劑主要分為貴金屬、非貴金屬和非金屬基3類。貴金屬催化劑主要包括 Ru、Rh、Pt、Pd 及 Au 等，其中 Ru 基催化劑的研究較多[8-9]。普遍認(rèn)為，Ru在CO₂甲烷化方面比過(guò)渡金屬擁有更高的活性，且Ru催化劑的熱穩(wěn)定性較好，不易發(fā)生燒結(jié)或者失活現(xiàn)象，缺點(diǎn)是Ru的儲(chǔ)量少，價(jià)格昂貴。Sharma等[10]研究了 Ni、Co、Pd 和 Ru 摻雜二氧化鈰的CO₂甲烷化行為，發(fā)現(xiàn)在450 ℃下 Ce0.96Ru0.04O2 和Ce0.95Ru0.05O2 的性能最優(yōu)異，CO₂的轉(zhuǎn)化率高達(dá)55%，甲烷選擇性達(dá)99%。Karelovic 等[11]研究了Rh 的粒徑對(duì)Rh/γ-Al₂O₃上CO₂甲烷化催化性能的影響，結(jié)果表明：隨著負(fù)載量的變化，Rh粒徑會(huì)在3.6~15.4 nm變化。在整個(gè)溫度和Rh負(fù)載量區(qū)間內(nèi)，其對(duì)甲烷的選擇性均為100%。并且 Rh/γ-Al₂O₃對(duì)CO₂甲烷化的催化活性在180~200 ℃內(nèi)與顆粒尺寸沒(méi)有關(guān)系；而在較低的溫度下，較大粒徑卻具有較高的催化活性。非貴金屬催化劑主要包括Ni、Co、Fe等過(guò)渡金屬。Ni基催化劑由于成本低廉、原料豐富而被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)[12-13]。研究發(fā)現(xiàn)載體、Ni負(fù)載以及制備方法對(duì)Ni基催化劑催化CO₂甲烷化的性能具有影響[14]。Tada 等[15]研究了不同載體（CeO2，α-Al2O3）對(duì)Ni催化CO₂甲烷化的影響，結(jié)果表明，在低溫下與Ni/α-Al2O3、 Ni/TiO₂和Ni/MgO等催化劑相比，Ni/CeO₂對(duì)CH₄表現(xiàn)出更高的選擇性（接近 100%）。Gabrovska 等[16]通過(guò)調(diào)整 Ni2+/Al3+摻雜比例（0.5、1.5和3.0），合成了不同Ni含量的 Ni-Al 層狀雙氫氧化物（LDHs）前驅(qū)并考察了其對(duì)前驅(qū)體結(jié)構(gòu)以及CO₂甲烷化活性的影響，結(jié)果表明，在400和450 ℃下還原后，Ni2+/Al3+＝3.0 的樣品展現(xiàn)出最高的轉(zhuǎn)化率和空間產(chǎn)率。Lu 等[17]通過(guò)簡(jiǎn)單熱處理（HT）和常規(guī)溶劑浸潰（SI）方法制備了高負(fù)載且分散良好的NiO/SBA-15，結(jié)果表明，HT 法制備的 NiO/SBA-15在CO₂甲烷化反應(yīng)中具有更高的熱穩(wěn)定性，而用SI法只有當(dāng)負(fù)載量高時(shí)才具有較高的熱穩(wěn)定性。

2.2 CO₂催化制甲醇催化劑 

         甲醇作為重要的化工原料，廣泛用于制造烯烴、汽油、生物柴油和燃料添加劑等，將CO₂催化轉(zhuǎn)化為甲醇是非常重要的CO₂再利用方法。目前應(yīng)用最多的催化劑包括Cu基催化劑、貴金屬催化劑、In₂O₃基催化劑和新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑[18]。Cu基催化劑是當(dāng)前研究最廣且活性很高的催化劑，研究主要集中在了解反應(yīng)機(jī)理、識(shí)別活性位點(diǎn)、建立催化結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系[19-20]。但 Cu 基催化劑的選擇性和穩(wěn)定性還有很大的提升空間。貴金屬催化劑Pd/ZnO[21]、Pd/CeO₂[22]及 Au/ZnO[23]合成甲醇的產(chǎn)率低于Cu基催化劑，且價(jià)格昂貴，但痕量的貴金屬作為氫化助劑以提高H₂解離能力是很有應(yīng)用潛力的。In₂O₃基催化劑[19]在高溫下可以保持較高的甲醇選擇性，可以作為高溫型催化劑與酸性催化劑結(jié)合(甲醇制烯烴)，在同一反應(yīng)器中能直接從CO₂合成輕質(zhì)烯烴。但其CO₂ 轉(zhuǎn)化能力不足，In₂O₃容易在反應(yīng)過(guò)程中過(guò)度還原成InO，因此還需提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。其他金屬元素的摻雜對(duì)In₂O₃基催化劑的活性也具有提升作用，Dostagir等[24]比較了Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd 和Pt摻雜對(duì) In₂O₃催化性能的影響，發(fā)現(xiàn)Rh摻雜的In₂O₃ 催化劑具有最高的甲醇產(chǎn)率。新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑在反應(yīng)中主要是界面結(jié)構(gòu)起主導(dǎo)作用，Bavykina等[25]發(fā)現(xiàn)，Co負(fù)載的In₂O₃－x還原CO₂會(huì)優(yōu)先產(chǎn)生甲醇。Co載體和In氧化物之間的電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致氧空位在In₂O₃表面富集，氧空位充當(dāng)了將 CO₂選擇性轉(zhuǎn)化為甲醇的活性位點(diǎn)。即使在高達(dá)300℃的溫度下，所制備的In&Co 基催化劑對(duì)甲醇選擇性也超過(guò)60%。

2.3 CO₂催化制一氧化碳催化劑 

         一氧化碳是合成氣和各種煤氣的主要成分，還是合成甲醇、乙酸和光氣的重要C1料，并在冶金工業(yè)中用作還原劑，通過(guò)RWGS反應(yīng)將CO₂催化轉(zhuǎn)化為 CO，即CO₂+H₂＝CO+H₂O，是CO₂加氫轉(zhuǎn)化最有前景的方法之一。目前，對(duì) RWGS 反應(yīng)的研究主要集中在貴金屬催化劑（如 Pt、Au 和 Pd）上，對(duì)非貴金屬催化劑的研究很少。近年來(lái)，低溫高活性 RWGS 催化劑的研究是科研人員關(guān)注的重點(diǎn)。Zhang 等[26]在500℃下以 ZIF-8 為犧牲模板，與均苯三甲酸金屬絡(luò)合(Cu-BTC)通過(guò)溶劑熱合成法制備了CuZn-BTC CP納米棒，然后煅燒并還原獲得分層多孔 Cu/Zn@C 雜化復(fù)合材料，在H₂/CO₂=3、500 ℃、0.1 MPa反應(yīng)條件下，實(shí)現(xiàn)了100%的選擇性和5.0%的CO₂轉(zhuǎn)化率。Zheng等[27]將Au@Pd 雙金屬納米顆粒包裹在 UiO-66的核中，然后將Pt納米顆粒涂覆在UiO-66上，構(gòu)建了新型復(fù)合 Pt/Au@Pd@UiO-66。在固定床流動(dòng)反應(yīng)器中對(duì)所獲得的催化劑在不同溫度下進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)升高溫度有利于CO₂的轉(zhuǎn)化，在400℃下，Pt/Au@Pd@UiO-66 的CO₂ 的轉(zhuǎn)化率為35.3%。但是CO的選擇性隨溫度的升高而降低，這主要是由于RGWS 反應(yīng)吸熱以及CH₄含量的增加。Li等[28]通過(guò)將ZIF-8在氮?dú)夥罩斜簾玫降獡诫s的碳材料，通過(guò)負(fù)載相同量的不同活性組分來(lái)催化CO₂加氫產(chǎn)生CO，對(duì)比發(fā)現(xiàn)Ni負(fù)載的催化劑對(duì)CO₂加氫合成CO具有更高的催化活性，在320~420℃的反應(yīng)溫度下，CO₂轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高逐漸上升，最高達(dá)到了45%，CO選擇性基本維持在100%。

2.4 CO₂催化制甲酸催化劑 

         甲酸是重要的化工原料，也是一種常用的液態(tài)儲(chǔ)氫原料，可以將氣態(tài)氫轉(zhuǎn)化為液態(tài)氫，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)。CO₂經(jīng)催化轉(zhuǎn)化為甲酸是生產(chǎn)甲酸的重要反應(yīng)路徑之一[29]，熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)局限性是CO₂轉(zhuǎn)化成甲酸的主要困難，目前為止由CO₂合成甲酸的選擇性和轉(zhuǎn)化率仍有較大提升空間。反應(yīng)最常用的催化劑類型是異質(zhì)化分子催化劑、金屬納米催化劑或本體催化劑[30]。Ye 等[31]通過(guò)DFT計(jì)算分析了UiO- 66-P-BF2系統(tǒng)用于CO₂加氫的過(guò)程，其生成甲酸的能壘順序?yàn)?PB(NO2)2>P-B(CF3)2>P-B(CN)2>PBBr2>PBCl2>P-BH2>P-BF2>P-B(CH3)2。Wang 等[32]合成了一系列Ru 錨定 NH2-MIL-101(Cr)材料，用CO₂加氫合成甲酸，在 120 ℃、6 MPa、CO₂/H₂=1:1 時(shí)，轉(zhuǎn)化數(shù)（TON達(dá)到831，表明它們可以作為有效的CO₂加氫制甲酸催化劑。Tshuma 等[33]制備了一種新的鑭(Ⅲ)MOF(JMS-1a)并對(duì)其進(jìn)行功能化以獲得Ru(Ⅱ)@JMS-1a 催化劑，在110 ℃、0.5 MPa、CO2/H2=1:4、5mmolKOH條件下，24h后甲酸產(chǎn)率為98%。

2.5 CO₂催化制低碳烯烴催化劑 

         低碳烯烴由于具有不飽和配位鍵，是很多其他有機(jī)物的前驅(qū)物，是重要的化工原料，目前已知 Fe、Co、Mo、Ru、Ni 等組分對(duì)合成低碳烯烴具有較高的催化活性[34]。其中Fe基、Zn基催化劑對(duì)由CO₂轉(zhuǎn)化為低碳烯烴具有優(yōu)異的催化性能。Liu 等[35]以 Fe-MIL-88B為前驅(qū)體在氮?dú)庵斜簾铣纱呋瘎?，發(fā)現(xiàn)N-600-0 催化劑效果最好，CO₂的轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)46.0%，C5+和C2~C4烯烴的選擇性分別為22.2%和19.2%。RAMIREZ等[36]選擇 Fe基MOF Basolite F300作為模板來(lái)煅燒以形成 Fe/C雜化材料。在Fe/C雜化材料中添加K+可以提高加氫反應(yīng)過(guò)程中烯烴的選擇性。在3 MPa、350 ℃、H₂/CO₂=3、空速24000 mL/(g·h)和 Fe/(C+K)=0.75的條件下，催化劑可以有效地促進(jìn)CO₂加氫轉(zhuǎn)化，C2~C6 烯烴的選擇性為40%，是占比最高的產(chǎn)物。成康等[37]合成了一系列經(jīng)由甲醇或二甲醚中間體的 ZnO-ZrO2/SAPO-34、ZnO-ZrO2/ZSM-5 和 ZnAl2O4│MOR 等雙功能催化或接力催化劑，發(fā)現(xiàn)ZnO-ZrO₂固溶體和具有尖晶石結(jié)構(gòu)的ZnGa₂O₄、ZnAl₂O₄化合物SAPO-34耦合，可以將CO₂高選擇性轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。在ZnGa₂O₄/SAPO-34上，低碳烯烴選擇性可達(dá)86%[38]。

2.6 CO₂催化制芳香烴催化劑 

         芳香烴尤其是苯、甲苯和二甲苯（BTX），是生產(chǎn)合成橡膠、尼龍、樹脂、香料和藥物最重要的基礎(chǔ)化學(xué)原料，傳統(tǒng)上芳香烴的生產(chǎn)是以石油路線為基礎(chǔ)的，如石腦油重整和石油裂解，嚴(yán)重依賴石油資源。CO₂加氫合成芳香烴是一種非石油路線合成芳香烴的技術(shù)，可以有效緩解CO₂過(guò)量排放所引起的環(huán)境問(wèn)題，也可以減少對(duì)石油資源的依賴，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[39]。Liu等[40]以碳微球?yàn)槟０?，成功制備了尺寸均勻的CuO-ZnO-Al₂O₃復(fù)合納米粒子，作為活化CO₂的催化劑，另外采用水熱法在其表面包覆了 HZSM-5膜，用于CO₂加氫制二甲醚的反應(yīng)，CO₂ 的轉(zhuǎn)化率可達(dá)48.3%。Ni等[41]利用納米級(jí)尖晶石結(jié)構(gòu)的 ZnAlOx 與HZSM-5組成復(fù)合催化劑，在320 ℃、3.0 MPa、6000 mL/(g·h)、H₂:CO₂:Ar=3:1:0.2 的反應(yīng)條件下，CO₂轉(zhuǎn)化率為9.1%，芳香烴的選擇性達(dá)73.9%。Li等[42]在 ZnZrO 固溶體和HZSM-5構(gòu)建的復(fù)合催化劑ZnZrO/ZSM-5上進(jìn)行CO₂加氫制芳香烴，在 320 ℃、4.0 MPa、1200 mL/(g·h)條件下，CO₂單程轉(zhuǎn)化率14%，芳香烴選擇性達(dá)73%。Wang 等[43]設(shè)計(jì)了一種由Cr₂O₃和HZSM-5分子篩組成的復(fù)合催化劑Cr₂O₃/HZSM-5，可直接將CO₂轉(zhuǎn)化為芳香烴。由于該復(fù)合催化劑中2組分協(xié)同作用，在350 ℃、3 MPa、H₂:CO₂=3、GHSV=1200mL/(h·g)的反應(yīng)條件下，CO₂轉(zhuǎn)化率可達(dá)34.5%，芳香烴選擇性達(dá)到75.9%。

3 CO₂轉(zhuǎn)化催化劑對(duì)比 

         表1為CO₂催化轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇、一氧化碳、甲酸、低碳烯烴及芳香烴這 6 種目前最主要產(chǎn)物所使用的代表性催化劑成分。這些催化劑主要由負(fù)載于金屬有機(jī)骨架、分子篩、活性炭、二氧化鋯、氧化鋁和氧化鎂等襯底材料上的活性組分構(gòu)成。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，貴金屬催化劑對(duì)多種類型目標(biāo)產(chǎn)物都有較好的催化活性，非貴金屬催化劑主要采用過(guò)渡態(tài)金屬元素 Cu、Fe、Co、Ni、Zn 等的鹽與氧化物[44]。少數(shù)非金屬催化劑、新型催化劑和本體催化劑在部分目標(biāo)產(chǎn)物的催化中證實(shí)具有催化性能。催化反應(yīng)過(guò)程的能量輸入方式主要以傳熱、光照、微波和等離子體等手段為主。隨著目標(biāo)產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化程度和非均相化程度的提高，CO₂催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性也呈下降趨勢(shì)，但由于不同催化過(guò)程中所采用的空速、供能方式、氣氛和催化劑類型差距明顯，無(wú)法進(jìn)行直接比較。轉(zhuǎn)化率和選擇性最高的CO₂催化轉(zhuǎn)化為甲烷的反應(yīng)中，最佳轉(zhuǎn)化率和選擇性都可接近100%。而CO₂催化轉(zhuǎn)化為芳香烴的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性相對(duì)較低，往往需要多級(jí)反應(yīng)過(guò)程才能完成轉(zhuǎn)化?？梢?jiàn)，CO₂資源化催化轉(zhuǎn)化未來(lái)研究的重點(diǎn)仍然是不斷提高催化劑性能，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性[45]。同時(shí)，對(duì)不同類型催化劑的評(píng)價(jià)與比較，也亟需開(kāi)發(fā)新的評(píng)價(jià)技術(shù)與規(guī)范化的評(píng)價(jià)方法。

4 結(jié)語(yǔ) 

          將CO₂定向轉(zhuǎn)化為高附加值化工原料對(duì)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和具有重要意義，但CO₂作為惰性氣體不易發(fā)生反應(yīng)，常需采用催化劑降低反應(yīng)能壘才能發(fā)生。目前，采用的催化劑主要為負(fù)載于金屬有機(jī)骨架、分子篩、活性炭、二氧化鋯、氧化鋁和氧化鎂等襯底材料上的貴金屬和過(guò)渡態(tài)金屬的鹽與氧化物，同時(shí)也有部分非金屬催化劑、新型催化劑和本體催化劑被證實(shí)對(duì)CO₂的催化轉(zhuǎn)化具有良好的催化活性。CO₂催化轉(zhuǎn)化代表性的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物主要為甲烷、甲醇、一氧化碳、甲酸、低碳烯烴和芳香烴等。隨著目標(biāo)產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化程度和非均相化程度的提高，CO₂催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性也相對(duì)降低。開(kāi)發(fā)高轉(zhuǎn)化率和選擇性的新型 CO₂轉(zhuǎn)化催化劑仍是未來(lái)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。同時(shí)由于目前的研究中催化反應(yīng)空速、供能方式、反應(yīng)氣氛和催化劑類型存在差異，導(dǎo)致對(duì)催化劑和反應(yīng)過(guò)程的評(píng)價(jià)難度較大，需要開(kāi)發(fā)新的評(píng)價(jià)技術(shù)與規(guī)范化的評(píng)價(jià)方法。

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