Het metaaloxidegrensvlak van een Cd4/TiO2-katalysator blijkt het actieve centrum te zijn voor CO2 hydrogenatie tot methanol, staat in ChemCatChem. 

Een manier om het overschot aan CO2 in de atmosfeer tegen te gaan is het gas afvangen en gebruiken als grondstof om waardevolle chemicaliën te produceren. Platformmoleculen zoals methanol (CH3OH) zijn een belangrijke startcomponent voor de productie van dit soort chemicaliën. Om CO2 op industriële schaal te reduceren tot methanol zijn katalysators met hoge activiteit en selectiviteit nodig.  

Onderzoekers van onder meer Wageningen University & Research en de TU Delft onderzochten het katalyseoppervlak van een recent beschreven cadmiumkatalysator op een titaniumoxidesupport (Cd4/TiO2). Ze combineerden density functional theory (DFT) berekeningen en microkinetisch modelleren om inzicht te krijgen in het reactiemechanisme van CO2-hydrogenatie naar methanol over deze katalysator.  

Daaruit blijkt dat het grensvlak tussen het Cd4-cluster en de TiO2-drager een belangrijke rol speelt in zowel waterstofdissociatie als preactivatie van CO2. Beide reactiestappen zijn energetisch gunstiger op dit grensvlak dan op de afzonderlijke delen. Het Cd-TiO2-grensvlak blijkt cruciaal voor het stabiliseren van verschillende tussenproducten, zoals formiaat (HCO2-), en het verloop van de voorgestelde snelheidsbepalende stap: de vorming van geadsorbeerd CH2O. 

De onderzoekers concluderen dat Cd/TiO2 een veelbelovende katalysator kan zijn voor de methanolproductie uit CO2 en dat de multifunctionaliteit van het metaal-draagvlak cruciaal is voor het ontwerpen van katalysatoren die CO2 hydrogeneren. 

Onderwerpen