Cu/ZnO/Al2O3ベースの触媒によるメタノール合成の謎

CO/CO2/H2フィードからのメタノール合成のためのCu/ZnO/Al2O3（CZA）触媒製剤の活性と耐久性は、個々の成分の合計をはるかに上回っています。そのため、この三元触媒システムは、触媒の相乗効果の代表的な例であり、1960年代半ばの設立以来、メタノールの大規模な商業生産に採用されており、元の製剤が貴重な変化があります。メタノールは化学産業の重要な構成要素です。また、魅力的なエネルギー貯蔵分子であり、CO2とH2のみから生成できるため、隔離されたCO2を効率的に使用できます。そのため、このやや珍しい触媒製剤は、1920年代に始まった対応する膨大で進行中の研究が現代の化学産業と世界経済学の世界で果たすべき大きな役割を果たしています。しかし、この商業的な成功にもかかわらず、この製剤機能が何十年も続いている方法を理解することを目的とした研究は、この資料がまだ実現していないことをどのように達成しているかを理解するために包括的かつ普遍的に合意しました。CZA触媒に関する1世紀の研究の後、このレビューの目的は、これまでに達成されたことを評価し、どのように、どのように分野が進化したかを示すことです。そのために、このレビューは、この触媒製剤に関する研究を年代順に評価し、長年にわたって行われてきたさまざまな仮説と主張の妥当性と斬新さを批判的に評価します。最終的に、このレビューは、現在の文学団体がCZA触媒内の仕事中の相乗効果の基本的なソースについて私たちに語っていることの全体的な要約を導き出そうとし、これから、分野がさらに進歩する方法を示唆しています。

The activity and durability of the Cu/ZnO/Al2O3 (CZA) catalyst formulation for methanol synthesis from CO/CO2/H2 feeds far exceed the sum of its individual components. As such, this ternary catalytic system is a prime example of synergy in catalysis, one that has been employed for the large scale commercial production of methanol since its inception in the mid 1960s with precious little alteration to its original formulation. Methanol is a key building block of the chemical industry. It is also an attractive energy storage molecule, which can also be produced from CO2 and H2 alone, making efficient use of sequestered CO2. As such, this somewhat unusual catalyst formulation has an enormous role to play in the modern chemical industry and the world of global economics, to which the correspondingly voluminous and ongoing research, which began in the 1920s, attests. Yet, despite this commercial success, and while research aimed at understanding how this formulation functions has continued throughout the decades, a comprehensive and universally agreed upon understanding of how this material achieves what it does has yet to be realized. After nigh on a century of research into CZA catalysts, the purpose of this Review is to appraise what has been achieved to date, and to show how, and how far, the field has evolved. To do so, this Review evaluates the research regarding this catalyst formulation in a chronological order and critically assesses the validity and novelty of various hypotheses and claims that have been made over the years. Ultimately, the Review attempts to derive a holistic summary of what the current body of literature tells us about the fundamental sources of the synergies at work within the CZA catalyst and, from this, suggest ways in which the field may yet be further advanced.