Experimentelle und kinetische Modellierung der H2-Optimierung von CO2 zu Methanol über Cu/ZnO/ZrO2-Katalysatoren

Mit dem Wandel des globalen Klimas hat die Technologie der Hydrierung von CO2 zu Methanol weltweit beträchtliche Aufmerksamkeit erlangt. In dieser Arbeit wird die Hydrierung von Kohlendioxid zu Methanol über Cu/ZnO/ZrO2-Katalysatoren bei Atmosphärendruck durchgeführt. Der Einfluss der Prozessbedingungen auf die katalytische Leistung wird untersucht, um die effektivsten Bedingungen zu bestimmen. Die Reaktionskinetik wird anschließend unter Verwendung von zwei Langmuir–Hinshelwood (L–H) Kinetikmodellen erforscht. Die kinetischen Parameter werden bestimmt, und statistische Tests sowie Residuenanalysen zeigen, dass beide kinetischen Modelle zuverlässig sind. Die Anpassungseffekte für CO2 und CO unterscheiden sich jedoch zwischen den beiden Modellen. Darüber hinaus werden die strukturellen Eigenschaften des Katalysators unter verschiedenen Bedingungen mittels TEM, XRD und XPS untersucht. Es kann auch festgestellt werden, dass Sauerstoffvacanzen die Aktivierung von Kohlendioxid und die Desorption von Methanol während der Reaktion erleichtern können. Die Edukte und Produkte durchlaufen Reaktionen, bei denen Sauerstoff wandert und eine Reoxidation mit Oberflächen-Sauerstoffvacanzen auftritt, was zu einer Erhöhung der Konzentration von Sauerstoffvacanzen führt.