Low‐Temperature Hydrogenation of CO2 to Methanol in Water on ZnO‐Supported CuAu Nanoalloys

Abstract Die Optimierung von Prozessen und Materialien für die Valorisierung von CO 2 zu Wasserstoffträgern oder Plattformchemikalien ist ein wichtiger Schritt zur Eindämmung der globalen Erwärmung und zur nachhaltigen Verwendung von erneuerbaren Energien. Wir berichten hier über die Hydrierung von CO 2 in Wasser an ZnO‐geträgerten CuAu‐Nanolegierungen, basierend auf ≤7 mol % Au. Die Cu x Au y /ZnO‐Katalysatoren wurden mit Hilfe von 197 Au‐Mössbauer, In situ‐Röntgenabsorption (Au L III ‐ und Cu K‐Kanten) und Umgebungsdruck‐Röntgenphotoelektronen (APXPS) spektroskopische Methoden zusammen mit Röntgenbeugung und hochauflösender Elektronenmikroskopie charakterisiert. Bei 200 °C stieg der CO 2 ‐Umsatz bei einer Erhöhung der Cu 93 Au 7 ‐Beladung von 1 auf 10 Gew.‐% signifikant um das 34‐fache (von 0.1 auf 3.4 %), wobei die Methanolselektivität bei 100 % blieb. Eine begrenzte CO‐Selektivität (4–6 %) wurde bei einer Temperaturerhöhung bis auf 240 °C beobachtet, die jedoch mit einem ≈3‐fachen Anstieg der CO 2 ‐Umwandlung einherging. Auf der Grundlage von APXPS, während der CO 2 ‐Hydrierung in einem H 2 O‐reichen Gemisch segregiert Cu bevorzugt an der Oberfläche in einem hauptsächlich metallischen Zustand, während leicht negative‐geladenes Au tiefer in den unterirdischen Bereich eintaucht. Diese Ergebnisse und detaillierte Strukturanalysen sind Gegenstand des vorliegenden Beitrags.