Abstract Heterogeneous copper/alumina catalysts with MgO, CaO, SrO, and BaO were prepared by co-precipitation synthesis method and characterized by means of N2-sorption, X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and subsequent H2 temperature-programmed reduction (H2 TPR) and H2/CO2 temperature-programmed desorption (H2 and CO2 TPD). The incorporation of oxides increases the metallic Cu surface area, as follows: Mg > Sr > Zn > Ca > Ba. These metal oxides thus increased the interaction between CuO and Al, resulting weaker reducibility of CuO. MgO increased the number of carbon dioxide and hydrogen adsorption active sites, whereas Ba augmented the basicity of the material. The activity with respect to methanol production matched the increase of Cu surface. As CH3OH selectivity monotonically decreased with the temperature, CO increased proportionally. Among the examined catalytic materials, Cu/MgO/Al2O3 exhibited a higher reactant conversion than the pelletized commercial analogues. Hydrogenation performance of the catalysts thus depended on both, the Cu surface site availability and the interaction between copper–metal oxides. While the industrial Cu/ZnO/Al2O3 has been extensively employed for quite some time, it is demonstrated herein that even upon the application of inexpensive non-critical raw material resources, such as MgO, an increment in bifunctional catalysis performance is attained. The Cu/Mg/Al catalyst showed a turnover frequency of 11.9 × 10−4 s−1, which is higher than the commercial HFR120 and LURGI catalysts.

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碱土金属氧化物（MO）Cu/MO/Al 2 O 3 催化剂对CO 2 还原甲醇合成活性和选择性的影响

摘要 采用共沉淀合成法制备了含 MgO、CaO、SrO 和 BaO 的多相铜/氧化铝催化剂，并通过 N2 吸附、X 射线粉末衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM) 和后续的表征。 H2 程序升温还原 (H2 TPR) 和 H2/CO2 程序升温脱附（H2 和 CO2 TPD）。氧化物的掺入增加了金属 Cu 的表面积，如下所示：Mg > Sr > Zn > Ca > Ba。这些金属氧化物因此增加了 CuO 和 Al 之间的相互作用，导致 CuO 的还原性较弱。MgO 增加了二氧化碳和氢吸附活性位点的数量，而 Ba 增加了材料的碱度。甲醇生产的活性与铜表面的增加相匹配。随着 CH3OH 选择性随温度单调下降，CO 成比例增加。在所检测的催化材料中，Cu/MgO/Al2O3 表现出比颗粒状商业类似物更高的反应物转化率。因此，催化剂的加氢性能取决于铜表面位点的可用性和铜-金属氧化物之间的相互作用。虽然工业 Cu/ZnO/Al2O3 已被广泛使用一段时间，但本文证明即使使用廉价的非关键原材料资源，如 MgO，也可以获得双功能催化性能的增加。Cu/Mg/Al 催化剂的周转频率为 11.9 × 10-4 s-1，高于商业 HFR120 和 LURGI 催化剂。Cu/MgO/Al2O3 表现出比粒状商业类似物更高的反应物转化率。因此，催化剂的加氢性能取决于铜表面位点的可用性和铜-金属氧化物之间的相互作用。虽然工业 Cu/ZnO/Al2O3 已被广泛使用一段时间，但本文证明即使使用廉价的非关键原材料资源，如 MgO，也可以获得双功能催化性能的增加。Cu/Mg/Al 催化剂的周转频率为 11.9 × 10-4 s-1，高于商业 HFR120 和 LURGI 催化剂。Cu/MgO/Al2O3 表现出比粒状商业类似物更高的反应物转化率。因此，催化剂的加氢性能取决于铜表面位点的可用性和铜-金属氧化物之间的相互作用。虽然工业 Cu/ZnO/Al2O3 已被广泛使用一段时间，但本文证明即使使用廉价的非关键原材料资源，如 MgO，也可以获得双功能催化性能的增加。Cu/Mg/Al 催化剂的周转频率为 11.9 × 10-4 s-1，高于商业 HFR120 和 LURGI 催化剂。Cu 表面位点可用性和铜-金属氧化物之间的相互作用。虽然工业 Cu/ZnO/Al2O3 已被广泛使用一段时间，但本文证明即使使用廉价的非关键原材料资源，如 MgO，也可以获得双功能催化性能的增加。Cu/Mg/Al 催化剂的周转频率为 11.9 × 10-4 s-1，高于商业 HFR120 和 LURGI 催化剂。Cu 表面位点可用性和铜-金属氧化物之间的相互作用。虽然工业 Cu/ZnO/Al2O3 已被广泛使用一段时间，但本文证明即使使用廉价的非关键原材料资源，如 MgO，也可以获得双功能催化性能的增加。Cu/Mg/Al 催化剂的周转频率为 11.9 × 10-4 s-1，高于商业 HFR120 和 LURGI 催化剂。