Russian Journal of Physical Chemistry ARussian Journal of Physical Chemistry AЖурнал физической химии0044-45373034-5537The Russian Academy of Sciences68527110.31857/S0044453725020072DDYNKMCHEMICAL KINETICS AND CATALYSISХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗResearch ArticleProduction of methanol from СО2 on Cu-Zn-catalysts applied on commercial supports: impact of support and reaction conditionsПолучение метанола из СО2 на Cu–Zn-катализаторах, нанесенных на коммерческие носители: влияние носителя и условий проведения реакцииBatkinA. M.БаткинА. М.
Russian Federation
kyst@list.ruTedeevaM. A.ТедееваМ. А.
Russian Federation

Department of Chemistry

Химический факультет

kyst@list.ruKalmykovK. B.КалмыковК. Б.
Russian Federation

Department of Chemistry

Химический факультет

kyst@list.ruLeonovA. V.ЛеоновА. В.
Russian Federation

Department of Chemistry

Химический факультет

kyst@list.ruDavshanN. A.ДавшанН. А.
Russian Federation
kyst@list.ruPribytkovP. V.ПрибытковП. В.
Russian Federation

M. V. Lomonosov Moscow State University, Department of Chemistry

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Химический факультет

kyst@list.ruDunaevS. F.ДунаевС. Ф.
Russian Federation

Department of Chemistry

Химический факультет

kyst@list.ruBeletskayaI. P.БелецкаяИ. П.
Russian Federation

Department of Chemistry

Химический факультет

kyst@list.ruKustovA. L.КустовА. Л.
Russian Federation

M. V. Lomonosov Moscow State University, Department of Chemistry

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Химический факультет

kyst@list.ruN. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of SciencesИнститут органической химии им. Н. Д. Зелинского РАНM. V. Lomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваM. V. Lomonosov Moscow State University, Department of ChemistryМосковский государственный университет имени М. В. Ломоносова1502202599222623619062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0044-4537/article/view/685271

Catalytic properties of Cu-Zn-catalysts on various commercial supports such as Al2O3, SiO2, ZrO2(La), TiO2, ZnO, and activated carbon in the reaction of CO2 hydrogenation with methanol production are studied. The CuZn/Al2O3 catalyst is found to show the highest CO2 conversion; the highest selectivities to methanol equaling 99% and 97.5% are observed in CuZn/ZrO2(La) and CuZn/SiO2 catalysts, respectively, and high CH3OH selectivities of 90–95% are achieved in the temperature range of 175-275°C; and the CuZn/ZrO2(La) catalyst had the highest methanol productivity of 547 g/(kgcat h). The synthesized catalysts are characterized by methods of low-temperature nitrogen adsorption, X-ray phase analysis, and SEM-EDX.

Исследованы каталитические свойства Cu–Zn-катализаторов на различных коммерческих носителях, таких как Al2O3, SiO2, ZrO2(La), TiO2, ZnO, активированный уголь, в реакции гидрирования СО2 с получением метанола. Установлено, что наиболее высокую конверсию СО2 показывает CuZn/Al2O3 катализатор; наибольшая селективность по метанолу 99% и 97,5% наблюдается на CuZn/ZrO2(La)- и CuZn/SiO2-катализаторах соответственно и высокие значения селективности по CH3OH 90–95% достигаются в интервале температур 175–275°C; наибольшая производительность по метанолу 547 г/(кгкат ч) была у CuZn/ZrO2(La)-катализатора. Синтезированные катализаторы охарактеризованы методами низкотемпературной адсорбции азота, РФА, СЭМ–РСМА.

Cu-Zn catalystsaluminum oxidesilica gelzirconium oxidetitanium oxidecoalcarbon dioxide hydrogenationmethanol productioncarbon dioxide utilizationCu–Zn-катализаторыоксид алюминиясиликагельоксид цирконияоксид титанаугольгидрирование диоксида углеродаполучение метанолаутилизация диоксида углеродаРоссийский научный фондRussian Science Foundation23-43-00069Правительство РФGovernment of RF7Bogdan V.I., Koklin A.E., Kustov A.L. et al. // Molecules. 2021. V. 26. P. 2883.Xin Q., Maximov A.L., Liu B.Y. et al. // Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95. P. 296.Evdokimenko N.D., Kapustin G.I., Tkachenko O.P. et al. // Molecules. 2022. V. 27. P. 1065.Matieva Z.M., Kolesnichenko N.V., Snatenkova Yu.M. et al. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2023. V. 147. P. 104929.Vikanova K.V., Kustov A.L., Makhov E.A. et al. // Fuel. 2023. V. 351. P. 128956.Saito M., Fujitani T., Takeuchi M. et al. // Appl. Catal. A. 1996. V. 138. P. 311.Kurtz M., Wilmer H., Genger T. et al. // Catal. Lett. 2003. V. 86. P. 77.Ma J., Sun N., Zhang X. et al. // Catal. Today. 2009. V. 148. P. 221.Wang W., Wang S., Ma X. et al. // Chem. Soc. Rev. 2011. V. 40. P. 3703.Smirnova E.M., Evdokimenko N.D., Reshetina M.V. et al. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2023. V. 97. P. 1395.Jiang Yi., Yang H., Gao P. et al. // J. CО2 Util. 2018. V. 26. P. 642.Dasireddy V.D.B.C., Likozar B. // Renew. Energ. 2019. V. 140. P. 452.Meunier N., Chauvy R., Mouhoubi S. et al. // Renew. Energ. 2020. V. 146. P. 1192.Fang X., Xi Y., Jia H. et al. // J. Ind. Eng. Chem. 2020. V. 88. P. 268.Atsbha T.A., Yoon T., Seongho P. et al. // J. CO2 Util. 2021. V. 44. P. 101413.Dement’ev K.I., Dementeva O.S., Ivantsov M.I. et al. // Pet. Chem. 2022. V. 62. P. 445.Schwiderowski P., Ruland H., Muhler M. // Curr. Opin. Green Sustain. Chem. 2022. V. 38. P. 100688.Niu J., Liu H., Jin Ya. // Int. J. Hydrog. Energy 2022. V. 47. P. 9183.Ren M., Zhang Ya., Wang Xu. et al. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 403.Kuznetsov N.Yu., Maximov A.L., Beletskaya I.P. // Russ. J. Org. Chem. 2023. V. 58. P. 1681.Kropp T., Paier J., Sauer J. // J. Catal. 2017. V. 352. P. 382.Gribovskii A., Ovchinnikova E., Vernikovskaya N. et al. // Chem. Eng. J. 2017. V. 308. P. 135.Losch P., Pinar A.B., Willinger M.G. et al. // J. Catal. 2017. V. 345. P. 11.Wang X., Li R., Bakhtiar S. ul H. et al. // Catal. Commun. 2018. V. 108. P. 64.Niu X., Gao J., Wang K. et al. // Fuel Process. Technol. 2017. V. 157. P. 99.Yang L., Liu Z., Liu Z. et al. // Chin. J. Catal. 2017. V. 38 (4). P. 683.Jiménez-López A., Jiménez-Morales I., Santamaría-González J. et al. // J. Mol. Catal. A. 2011. V. 335. P. 205.Pirola C., Manenti F., Galli F. et al. // Chem. Eng. Trans. 2014. V. 37. P. 553.Sun Q., Zhang Yu-L., Chen H.-Y. // J. Catal. 1997. V. 167. P. 92.Mierczynski P., Maniecki T.P., Chalupka K. et al. // Catal. Today. 2011. V. 176. P. 21.Ren H., Xu C.-H., Zhao H.-Ya. et al. // J. Ind. Eng. Chem. 2015. V. 28. P. 261.Bukhtiyarova M., Lunkenbein T., Kähler K. et al. // Catal. Lett. 2017. V. 147. P. 416.Zhang C., Yang H., Gao P. et al. // J. CО2 Util. 2017. V. 17. P. 263.Previtali D., Longhi M., Galli F. et al. // Fuel. 2020. V. 274. P. 117804.Vertepov A.E., Fedorova A.A., Batkin A.M. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. P. 1231.Sloczynski J., Grabowski R., Kozlowska A. et al. // Appl. Catal. A. 2004. V. 278. P. 11.Bogdan V.I., Kustov L.M. // Mendeleev Commun. 2015. V. 25. P. 446.Evdokimenko N.D., Kim K.O., Kapustin G.I. et al. // Catal. Ind. 2018. V. 10. P. 288.Evdokimenko N.D., Kustov A.L., Kim K.O. et al. // Mendeleev Commun. 2018. V. 28. P. 147.Kim K.O., Evdokimenko N.D., Pribytkov P.V. et al. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2021. V. 95. P. 2422.Kim K.O., Shesterkina A.A., Tedeeva M.A. et al. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2023. V. 97. P. 582.Igonina M., Tedeeva M., Kalmykov K. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. P. 906.Tedeeva M.A., Kustov A.L., Pribytkov P.V. et al. // Fuel. 2022. V. 313. P. 122698.