This paper reports on novel Pd–Cu bimetallic catalysts for selective CO2 hydrogenation to methanol. Strong synergistic effect on promoting methanol formation was observed over amorphous silica supported Pd–Cu bimetallic catalysts when the Pd/(Pd + Cu) atomic ratios lied in the range of 0.25–0.34. The methanol formation rate over Pd(0.25)–Cu/SiO2 was two times higher than the simple sum of those over monometallic Cu and Pd catalysts. The Pd–Cu bimetallic catalysts were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, scanning transmission electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and hydrogen temperature-programmed desorption. Detailed characterization results demonstrated the importance of two well-dispersed Pd–Cu alloy particles (PdCu and PdCu3) for the observed methanol promotion over Pd–Cu bimetallic catalysts. Similar bimetallic promotion was also observed for Pd–Cu catalysts supported on uniform mesoporous MCM-41, SBA-15 and MSU-F. Conversion-selectivity profile of the Pd–Cu/SiO2 catalyst suggested that CO2 was a primary carbon source for methanol synthesis at lower CO2 conversion, and byproduct CO contributed at higher CO2 conversion within the conversion range examined.

Density functional theory (DFT) calculations on Pd-Cu bimetallic catalysts reveal that the stepped PdCu(111) surface with coordinatively unsaturated Pd atoms exposed on the top is superior for CO2 and H2 activation and for CO2 hydrogenation to methanol in comparison to the flat Cu-rich PdCu3(111) surface. The energetically preferred path for CO2 to CH3OH over PdCu(111) proceeds through CO2* → HCOO* → HCOOH* → H2COOH* → CH2O* → CH3O* → CH3OH*. CO formation from CO2 via a reverse water-gas shift (RWGS) proceeds more quickly than CH3OH formation in terms of kinetic calculations, in line with experimental observation. A small amount of water, which is produced in situ from both RWGS and CH3OH formation, can accelerate CO2 conversion to methanol by reducing the kinetic barriers for O–H bond formation steps and enhancing the TOF. Water participation in the reaction alters the rate-limiting step according to the degree of rate control (DRC) analysis. In comparison to CO2, CO hydrogenation to methanol on PdCu(111) encounters higher barriers and thus is slower in kinetics. Complementary to the DFT results, CO2 hydrogenation experiments over SiO2-supported bimetallic catalysts show that the Pd-Cu(0.50) that is rich in a PdCu alloy phase is more selective to methanol than the PdCu3-rich Pd-Cu(0.25). Moreover, advanced CH3OH selectivity is also evidenced on Pd-Cu(0.50) at a specific water vapor concentration (0.03 mol %), whereas that of Pd-Cu(0.25) is not comparable. The present work clearly shows that the PdCu alloy surface structure has a major effect on the reaction pathway, and the presence of water can substantially influence the kinetics in CO2 hydrogenation to methanol.

Polyimide (PI), a kind of polymer with excellent heat resistance, processing, mechanical and electrical insulation performance, stands out as a prime candidate for advanced dielectric energy storage materials. However, the...

This perspective summarizes the role of binders in zeolitic catalytic systems and provides insights into how binders affect acid density, porosity, and the control of the proximity between metal and acid sites within shaped zeolite catalysts.

Abstract Desulfurization technology is rather difficult and urgently needed for carbon dioxide (CO 2 ) utilization in industry. A new Cu(I)‐based adsorbent was synthesized and examined for the capacity of removing carbonyl sulfide (COS) from a CO 2 stream in an effort to solve the competitive adsorption between CO 2 and COS and to seek opportunity to advance adsorption capacity. A wide range of characterization techniques were used to investigate the physicochemical properties of the synthesized Cu(I) adsorbent featuring π ‐complexation and their correlations with the adsorption performance. Meanwhile, the first principal calculation software CP2K was used to develop an understanding of the adsorption mechanism, which can offer useful guidance for the adsorbent regeneration. The synthesized Cu(I) adsorbent, prepared by using copper citrate and citric acid on the ZSM‐5 (SiO 2 /Al 2 O 3 = 25) carrier, outperformed other adsorbents with varying formulations and carriers in adsorption capacities. Through optimization of the preparation and adsorption conditions for various adsorbents, the breakthrough adsorption capacity ( Q b ) for COS was further enhanced from 2.19 mg/g to 15.36 mg/g. The formed stable π ‐complex bonds between COS and Cu(I), as confirmed by density functional theory calculations, were verified by the significant improvement in the adsorption capacity after regeneration at 600°C. The above advantages render the novel synthesized Cu(I) adsorbent a promising candidate featuring cost‐effectiveness, high efficacy and good regenerability for desulfurization from a CO 2 stream.