CO2耦合绿氢制甲醇可同时实现CO2规模转化利用和绿氢储存，甲醇可作为绿色低碳燃料或工业平台产品大规模应用，对推动碳捕集、利用与封存（CCUS）技术进一步发展具有重要意义。非热等离子体（NTP）能在温和条件下活化CO2进行加氢反应，耦合催化剂后可实现甲醇等特定产物定向调控，但其反应机理亟待明确。基于此，结合介质阻挡放电（DBD）实验与连续脉冲等离子体反应动力学模拟，对NTP强化Cu/γ-Al2O3催化CO2加氢制甲醇反应机理和过程耦合规律进行研究。实验证明，NTP与10 wt.% Cu/γ-Al2O3耦合可在80 ℃、1 atm下实现18.74% CO2转化率和36.28% CH3OH选择性。放电参数在线监测和原位发射光谱（OES）测量结果表明，耦合Cu/γ-Al2O3后局部放电增强，使得平均电子能量和密度增加促进CO、H生成并参与表面反应而消耗，导致光谱强度减弱。进一步由敏感性和ROP分析发现，NTP中H、CO等活性物质通过CO2（S）+H→COOH（S）、CO+H（S）→HCO（S）、CO（S）+H→HCO（S）、CH3O（S）+H→CH3OH（S）等E-R反应替代对应高能垒L-H反应促进甲醇高效生成。分析反应路径得出，甲酸盐（HCOO*）路径是Cu/γ-Al2O3表面甲醇生成主要路径，其中反应CH3O（S）+H（S）→CH3OH（S）+Cu（S）是最大限速步，RWGS+CO氢化路径中通过CO2（S）→COOH（S）→CO（S）路线生成CO（S）并快速脱附为降低CH3OH选择性重要因素。不确定性分析表明，虽然提高CO2吸附速率可有效提高其转化率，但当H（S）不足时反而会增加CO选择性，最优CO2和H2吸附速率比为γH2/γCO2=7～8；提高CO（S）吸附稳定性并增强H2电子碰撞解离以促进H生成，可提高CO（S）→HCO（S）、CH3O（S）→CH3OH（S）等速率，协同实现27.4%、51%的CO2转化率和CH3OH选择性。

1 实验与模拟方法
1.1 实验装置
1.2 催化剂制备与表征
1.3 动力学反应模型
1.3.1 模型守恒方程
1.3.2 化学反应模型
1.3.3 模拟方法
2 实验研究与模型验证
2.1 实验研究
2.2 催化剂表征
2.3 原位发射光谱
2.4 放电参数分析
3 动力学模拟
3.1 物质演变规律
3.2 敏感性与ROP分析
3.3 反应路径分析
3.4 表面/自由基/等离子体反应耦合特性
3.5 反应不确定性分析
4 结论

陈玉民,董永恒,史承静,等.非热等离子体强化Cu/γ-Al_(2)O_(3)催化CO_(2)温和加氢制甲醇的实验与动力学模拟研究[J/OL].煤炭学报,1-18[2024-08-23].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.LC24.0407.