金属氧化物在二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯中的应用

曾娓，宋世贤，徐飞，谭柔，付葳葳，时米东

（湘南学院 化学生物与环境工程学院，湖南 郴州 423000）

《2019年全球碳预算》报告显示，2018年全球化石燃料燃烧排放的CO2量增长了2.1%，大气中含量已超过400 mg／kg［1］。减少化石燃料过度使用是目前亟待解决的问题。但是，目前还未能找到完全代替化石燃料的物质。因此，CO2捕集及资源化被认为是减少CO2排放和碳循环的重要课题。

CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯（DMC）属于CO2和醇类转化为碳酸酯技术。目前，用于该反应的催化剂主要是固体催化剂，其中金属氧化物具有催化活性高、稳定性好、可循环使用等优点被广泛使用。本文就金属氧化物在催化CO2和甲醇直接合成DMC中的应用进行详细介绍。

1 单一氧化物

1.1 V2O5催化剂

V2O5在催化CO2直接合成DMC反应中表现出较高的催化活性。Meng等［2］研究了V2O5催化剂，DMC收率为0.45 mmol／g。用磷酸改性V2O5后，催化剂中产生了B酸，酸性位得到强化，弱酸位明显增多，促进了CO2和甲醇的活化，DMC物质的量最高达4.5 mmol／g。磷酸改性是提高V2O5活性的有效方法。

1.2 SnO2催化剂

SnO2广泛应用于传感器和光电催化剂，在热催化中也有应用。研究者将四叔丁氧基锡水解、干燥后得到SnO2催化剂，发现DMC收率与SnO2用量和比表面积成线性关系，平衡收率与压力不存在依赖关系；甲醇反应存在DMC和二甲醚两条生成路线，DMC选择性差；SnO2累计使用17d后，比表面积仅有少量降低。［3］

1.3 ZnO催化剂

ZnO在化工、电子、半导体和光电催化方面应用广泛。Song等［4］将其用于直接合成DMC，结果显示，ZnO表现为纤锌矿结构，其比表面积仅为7.9 m2／g，酸碱 性分 别 为0.4 mmol／g（NH3／catalyst）、2.05 mmol／g（CO2／catalyst），DMC收 率 约 为0.4mmol／g，该收率与ZnO比表面积小和酸碱性低有关。……