Evidence for the role of active hydrogen species in methanol synthesis over copper based catalysts

¹ Institut français du pétrole, 1 et 4, av de Bois-Préau, BP 311, 92506 Rueil-Malmaison cedex, France.
² LERCSI-EHICS, URA CNRS 1498, 1, rue Blaise-Pascal, 67008 Strasbourg cedex, France.
³ URA CNRS 414 Catalyse et spectrochimie, ISMRA-Université, 6, bd du Maréchal-Juin, 14050 Caen cedex, France.

Abstract

Cu-Zn-Al methanol synthesis catalysts have been studied by thermodesorption experiments in order to establish a correlation between catalytic activity and the concentration of active intermediates on the surface. It has been found that the methanol synthesis activity not only depends on the concentration of formate species adsorbed on copper, but also on the amount of one particular type of hydrogen species favoured by ZnO and/or Cu-ZnO interaction. Thus the catalytic activity is related both to the copper metal surface area, and to the ability of the ZnO-Al₂O₃ oxide phase to generate and store active hydrogen species. This may explain the promoting or synergetic effect of ZnO on copper in methanol synthesis.

Résumé

Des catalyseurs de synthèse du méthanol Cu-Zn-Al ont été étudiés en thermodésorption (CO, CO₂, H₂) en vue d'établir une relation entre leur activité catalytique et la concentration des espèces intermédiaires superficielles. Les résultats montrent que l'activité en synthèse du méthanol dépend non seulement de la concentration des espèces formiate adsorbées sur le cuivre, mais aussi de la quantité d'espèces particulières liées à l'adsorption de l'hydrogène résultant de l'interaction Cu-ZnO. Ainsi l'activité catalytique dépend de la surface spécifique du cuivre mais aussi de la capacité de la phase ZnO-Al₂O₃ de créer et de stocker des espèces hydrogène actives. Les résultats permettent d'avancer une explication possible concernant la synergie entre ZnO et le cuivre observée en synthèse du méthanol.