隨著可再生氫技術的發展，CO₂選擇性加氫制甲醇(CO₂+3H₂ ?CH₃OH+H₂O，ΔH°_298K=-49.3 kJ/mol；ΔG°_298K=+3.5 kJ/mol)越來越受到人們的關注，高活性催化劑是高效CO₂選擇性加氫的關鍵。此外，在所研究的各種催化劑中，In₂O₃基催化劑具有較高的甲醇選擇性，并且In₂O₃負載金屬催化劑上CO₂加氫反應具有結構敏感性，金屬催化劑的尺寸對反應活性和選擇性有重要影響。

近日，天津大學劉昌俊和天津工業大學梅東海等制備出以In₂O₃為載體的錸(Re)催化劑(Re/In₂O₃)，用于CO₂加氫制甲醇。

研究發現，在Re/In₂O₃催化劑上CO₂加氫反應具有高度的結構敏感性。甲醇的時空產率(STY)隨著Re含量的增加而增加，直到Re載量達到1 wt%時STY達最大值，在此之后，催化劑往更有利于二氧化碳甲烷化的途徑進行。當Re載量為5 wt%時，在573 K和5 MPa下甲烷選擇性達到74.0%；當Re載量為10 wt%時，甲烷選擇性進一步提高到100.0%。

在相同的反應條件下，在最佳Re負載量下，甲醇的STY達到0.54 g_MeOH g_cat^-1 h^-1，甲醇選擇性為72.1%。此外，低Re負載還可以避免In₂O₃的過度還原，提高催化劑在高溫下的穩定性。

一系列催化劑表征和密度泛函理論(DFT)計算表明，在低Re負載量的Re/In₂O₃催化劑上存在強的Re-In₂O₃相互作用，導致1 wt% Re/In₂O₃上產生原子分散的帶正電的Re物種(Re^δ+)。然而，隨著Re負載的增加，Re和In₂O₃之間的相互作用逐漸減弱；當稀土負載量增加到5 wt%時，在In₂O₃載體上出現金屬Re物種，引起更多的氫吸附和活化，從而使催化劑有利于CO₂甲烷化。

CO₂ Hydrogenation to Methanol on Indium Oxide-Supported Rhenium Catalysts: The Effects of Size. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c03709