MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................1
Bảng 1.1. Một số công trình tiêu biểu 5.........................................................................................4
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của nồng độ CO2 trong khí quyển 9...........................................................4
Bảng 1.4. Cơ chế được đề xuất cho phản ứng hidro hóa CO2 thành metan. (a) Quá trình phân ly
CO có hidro hỗ trợ. (b) Quá trình phân ly CO không có hidro hỗ trợ. Với * là các tâm hoạt động,
X* là các chất được hấp phụ 19.....................................................................................................4
Bảng 1.5. So sánh hoạt tính xúc tác cho phản ứng metan hóa CO2 trên 20.................................4
các xúc tác Ni [31] 20....................................................................................................................4
Bảng 2.1. Nguyên liệu và các hóa chất sử dụng trong luận văn 26................................................4
Bảng 2.2. Thông tin ứng dụng của một số phương pháp TPD phổ biến 33...................................4
Bảng 2.3. Các thông số cơ bản của quá trình thử nghiệm xúc tác 36...........................................4
Bảng 3.2. Kết quả chạy phản ứng không có CO2 39......................................................................4
Bảng 3.3. Bề mặt riêng và đặc trưng mao quản của các mẫu AC, 7Ni/AC 45.................................4
và 7Ni/AC 2CeO2 3ZrO2 46...........................................................................................................4
Bảng 3.4. Tóm tắt kết quả đo TPR-H2 của các mẫu xúc tác 47......................................................4
Bảng 3.5. Bề mặt riêng và đặc trưng mao quản của 7Ni/AC 2CeO2 3ZrO2 53...............................4
và 7Ni/MWCNT 2CeO2 3ZrO2 53..................................................................................................5
Bảng 3.6. Kết quả TPR-H2 của 7Ni/MWCNT – 2CeO2 – 3ZrO2 55.................................................5
Bảng 3.7. Tóm tắt kết quả TPD-H2 của 2 mẫu xúc tác 7Ni/AC-2CeO2-3ZrO2 55..........................5
và 7Ni/MWCNT-2CeO2-3ZrO2 55.................................................................................................5
Bảng 3.8. So sánh hoạt tính xúc tác của 7Ni/AC-Ce0,15Zr0,85O2 với một số xúc tác đã công bố
59...................................................................................................................................................5
Hình 1.1. Quá trình quang hợp 9...................................................................................................6
Hình 1.2. Biểu đồ gia tăng nồng độ CO2 khí quyển từ năm 2002 đến 2013
(greenforvietnamblog.com) 10......................................................................................................6
Hình 1.3. Lượng CO2 phát thải và nồng độ CO2 trong khí quyển đến năm 2200
(greenforvietnamblog.com) 11......................................................................................................6
Hình 1.4. Quy trình thu hồi và lưu giữ CO2 [3] 12.........................................................................6
Hình 1.5. Lưu trữ CO2 trong những túi dầu, khí đã cạn [3] 13......................................................6
Hình 1.6. Lưu trữ CO2 dưới biển [3] 14........................................................................................6

Hình 3.12. Độ chuyển hóa CO2 và chọn lọc CH4 của 4 lần phản ứng trên 56..............................7
xúc tác 7Ni/MWCNT – 2CeO2 – 3ZrO2 56.....................................................................................7
Hình 3.13. Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ N2 ở 77K của 57..........................................7
7Ni/MWCNT – 2CeO2 – 3ZrO2 trước và sau 4 lần phản ứng 57...................................................7
Hình 3.14. Độ chuyển hóa và độ chọn lọc của mẫu xúc tác 58.....................................................7
7Ni/ MWCNT – 2CeO2 – 3ZrO2 ở 2 tỉ lệ CO2:H2 khác nhau 58.....................................................7


Hình 3.15. Độ chuyển hóa và độ chọn lọc của xúc tác 59............................................................7
7Ni/MWCNT-2CeO2 -3ZrO2 ở các lưu lượng dòng khác nhau 59..................................................7


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Một số công trình tiêu biểu..........................................................5
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của nồng độ CO2 trong khí quyển.........................9
Bảng 1.4. Cơ chế được đề xuất cho phản ứng hidro hóa CO2 thành
metan. (a) Quá trình phân ly CO có hidro hỗ trợ. (b) Quá trình phân ly
CO không có hidro hỗ trợ. Với * là các tâm hoạt động, X* là các chất
được hấp phụ.................................................................................................19
Bảng 1.5. So sánh hoạt tính xúc tác cho phản ứng metan hóa CO2 trên 20
các xúc tác Ni [31].........................................................................................20
Bảng 2.1. Nguyên liệu và các hóa chất sử dụng trong luận văn................26
Bảng 2.2. Thông tin ứng dụng của một số phương pháp TPD phổ biến. 33
Bảng 2.3. Các thông số cơ bản của quá trình thử nghiệm xúc tác...........36
Bảng 3.2. Kết quả chạy phản ứng không có CO2 ......................................39
Bảng 3.3. Bề mặt riêng và đặc trưng mao quản của các mẫu AC, 7Ni/AC
.........................................................................................................................45
và 7Ni/AC 2CeO2 3ZrO2.............................................................................46
Bảng 3.4. Tóm tắt kết quả đo TPR-H2 của các mẫu xúc tác.....................47
Bảng 3.5. Bề mặt riêng và đặc trưng mao quản của 7Ni/AC 2CeO2

Hình 1.7. Lưu trữ CO2 vào lòng đất (greenforvietnamblog.com)...........14
Hình 1.8. Các hướng sản phẩm của phản ứng hydro hóa CO2...............16
Hình 1.9. Trạng thái cân bằng của hệ phản ứng........................................21
Hình 1.10. Các nhóm chức thường gặp trên bề mặt than hoạt tính [11]. 24
Hình 2.1. Quy trình tổng hợp xúc tác bằng phương pháp tẩm ướt.........27
Hình 2.2. Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể...................................28
Hình 2.3. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 ở 77K. 31
theo phân loại của IUPAC............................................................................31
Hình 2.4. Sơ đồ thiết bị hệ thống phản ứng vi dòng.................................36
Hình 3.1. Độ chuyển hóa CO2 và tiêu thụ H2 trên 3 mẫu xúc tác xNi/AC
(x:5;7;10%) theo nhiệt độ.............................................................................40
Hình 3.2. Độ chọn lọc CH4 và CO trên 3 mẫu xúc tác xNi/AC
(x:5;7;10%)....................................................................................................40
theo nhiệt độ..................................................................................................40
Hình 3.3. Ảnh TEM của 3 mẫu xúc tác xNi/AC (x:5;7;10%)....................42
Hình 3.4. Giản đồ XRD của mẫu xúc tác xNi/AC (x:5;7;10) khi chưa khử
(a), đã khử bằng H2 (b) và giản đồ XRD chuẩn của Ni [13]....................43
Hình 3.5. Giản đồ XRD của Ce0,12Zr0,88O2 và Ce0,15Zr0,85O2..........44
Hình 3.6. Độ chuyển hóa CO2 và chọn lọc CH4 trên các xúc tác 7Ni/AC,
.........................................................................................................................45
7Ni/AC 2CeO2 3ZrO2 và 7Ni/AC-Ce0,15Zr0,85O2 theo nhiệt độ...........45
Hình 3.7. Giản đồ TPR-H2 của các mẫu: 7Ni/AC (a), 7Ni/AC CeO2 ZrO2
(b), 7Ni/AC Ce0,15Zr0,85O2 (c)..................................................................47
Hình 3.8. Ảnh SEM của 3 mẫu xúc tác 7Ni/AC, 7Ni/AC 2CeO2 3ZrO2 và
7Ni/AC-Ce0,15Zr0,85O2 (trước và sau phản ứng)....................................49


Hình 3.9. Ảnh TEM của 7Ni/AC, 7Ni/AC 2CeO2 3ZrO2 và 7Ni/ACCe0,15Zr0,85O2 (trước và sau phản ứng)...................................................51
Hình 3.10. Độ chuyển hóa CO2 (%X) và chọn lọc CH4 (%S) trên xúc
tác ...................................................................................................................51

Đến thời điểm này, cacbon đioxit được xem là thủ phạm số một gây ra
hiệu ứng nhà kính, làm tăng nhiệt độ trái đất, làm tan băng, dẫn đến nước biển
dâng và biến đổi khí hậu khó lường. Theo dự báo của Tổ chức liên chính phủ
về biến đổi khí hậu, thì nồng độ CO2 trong khí quyển có thể tăng lên đến 1000
ppm (1 phần triệu mg/lít) vào năm 2100. Do đó, việc tìm giải pháp làm giảm
sự phát thải CO2 ra môi trường là vấn đề quan tâm thực sự lớn và cấp bách
hiện nay trên toàn cầu.
Ở khía cạnh khác, tổng sản lượng dầu khí của thế giới được xác minh
hiện chỉ có thể đáp ứng nhu cầu trong một số thập niên tới. Bởi thế, phương
hướng khai thác và sử dụng những ngồn năng lượng mới thân thiện với môi
trường là một chiến lược không chỉ ở các quốc gia đơn lẻ mà trên toàn thế
giới. Khí CO2 là nguồn cacbon sẵn có, dễ tận thu, an toàn, không độc hại và
1


không ăn mòn có thể chuyển hóa thành nguồn nhiên liệu có ích để giải quyết
vấn đề thiếu hụt dầu mỏ khí đốt, đồng thời làm giảm nhẹ ô nhiễm môi trường.
Đã có không ít các công trình công bố trên thế giới nghiên cứu chuyển hoá
khí CO2 thành các hợp chất hữu cơ có nhiều ứng dụng quan trọng như chuyển
hóa CO2 thành metanol, dimetyl cacbonat, dimetyl ete, hydrocacbon … Một
trong số các hướng nghiên cứu được quan tâm hiện nay đó là thực hiện phản
ứng hydro hóa CO2 trên xúc tác là các kim loại chuyển tiếp như Cu, Fe, Co,
Ni, Ce, Zr… phân tán trên các chất mang như γ-Al2O3, SiO2… Phản ứng của
CO2 với hydro tạo thành metan, metanol và các hydrocacbon khác là một
hướng có nhiều kỳ vọng, vì có thể đạt tới việc khép kín chu kỳ cacbon, từ đốt
cháy hydrocacbon tạo thành CO2 và lại chuyển hoá CO2 trở lại hydrocacbon.
Các nghiên cứu đã cho thấy sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp giúp làm
tăng độ chuyển hóa CO2 cũng như độ chọn lọc sản phẩm phản ứng.
Tuy nhiên, do những giới hạn về mặt nhiệt động học mà các phản ứng
này thường phải tiến hành ở áp suất cao để đạt hiệu suất mong muốn. Việc

QUÁ TRÌNH HYDRO HÓA CACBON DIOXIT” được thực hiện nhằm tiếp tục
phát triển khả năng ứng dụng của AC như một chất mang cho chuyển hóa chọn
lọc CO2 ở áp suất thường.
2. Lịch sử nghiên cứu
Trong thế kỷ 19, các nhà khoa học nhận ra rằng các chất khí trong khí
quyển gây ra một "hiệu ứng nhà kính" ảnh hưởng đến nhiệt độ của hành tinh.
Tại thời điểm chuyển giao thế kỷ, Svante Arrhenius tính rằng lượng khí thải
từ ngành công nghiệp của con người có thể một ngày nào đó mang lại sự ấm
lên toàn cầu. Năm 1938, GS Callendar lập luận rằng nồng độ cacbon đioxit đã
lên cao và làm tăng nhiệt độ toàn cầu. Một vài nghiên cứu trong năm 1950 đã
cho thấy sự nóng lên toàn cầu thực sự là có thể.
Từ đó, các nhà khoa học trên thế giới tập trung nghiên cứu và đã đề
xuất hai hướng giải pháp chính để loại bỏ hoặc chuyển hóa nguồn khí CO 2
phát thải [29], một là: thu hồi và lưu trữ CO2 ngay tại nguồn phát thải của nó,

3


hai là

: khảo sát, nghiên cứu, đề xuất các phương pháp giúp chuyển hóa

CO2 thành các sản phẩm hóa học hữu ích.
Với hướng đầu tiên, các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra được
nhiều giải pháp khả thi trong đó tiêu biểu là công nghệ thu hồi và lưu trữ CCS
(Carbon Capture and Storage), công nghệ thu hồi và sử dụng CCU (Carbon
Capture and Utilization) [24]. Tuy nhiên giải pháp này có một số vấn đề lớn
như chi phí cao, các vấn đề về giao thông để vận chuyển CO 2, nguy cơ rò rỉ
gây cháy nổ trong tương lai … do đó người ta đã tập trung hơn vào hướng thứ
hai. Cho đến nay có không ít những công trình nghiên cứu về chuyển hóa CO 2

[22]
Shinichi Ichikawa (1996), Ryota Doi, “Hydrogen production

1996

from water and

conversion of carbon dioxide to useful

chemicals by room temperature

photoelectrocatalysis”,

Catal. Today 27 (1996) 271-277. [26]
Shohei Tada (2012), Teruyuki Shimizu, Hiromichi Kameyama,
Takahide Haneda,
2012

“Ni/CeO2

catalysts

with

methantion activity and high CH4 selectivity

high

CO2


động của xúc tác.
4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Hệ xúc tác Ni/AC và Ni/CexZryOz/AC (hoặc MWCNT)
- CO2 và H2
- Phản ứng hydro hóa CO2 thành CH4 trên các xúc tác trong hệ phản
ứng vi dòng - phạm vi phòng thí nghiệm
5. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của luận văn
- Tổng hợp chất xúc tác xNi/AC (x: hàm lượng Niken). Tìm hiểu vai
trò trợ xúc tác của Ce và Zr
- Thay đổi chất mang AC bởi MWCNT nhằm tìm hiểu tương tác của
chất mang với các tâm xúc tác và ái lực với bề mặt rắn của CO2.
- Đề tài đã thành công trong việc tổng hợp xúc tác cho chuyển hóa CO2
ở áp suất thường. Xác lập những điều kiện thích hợp cho phản ứng. Chọn lọc
CH4 đạt 100% ở nhiệt độ thấp hơn hoặc bằng 400oC.
6. Phương pháp nghiên cứu
Các phương nghiên cứu sau đây được sử dụng:
- Các phương pháp tổng hợp xúc tác:
+ Phương pháp tẩm (ướt, khô)
+ Phương pháp đồng kết tủa

6


- Các phương pháp vật lí và hoá lí đặc trưng vật liệu:
+ Phương pháp XRD: xác định độ tinh thể
+ Phương pháp hấp phụ và khử hấp phụ N2 ở 77K: xác định tính chất xốp
của bề mặt (bề mặt riêng, thể tích lỗ xốp và sự phân bố đường kính mao quản ...)
+ Phương pháp SEM, TEM: nhận dạng hình thái học của bề mặt
+ Phương pháp TPR-H2: xác định tính chất khử của xác tác
+ Phương pháp TPD – NH3: xác định tính chất axit – bazơ bề mặt của vật liệu

+ Nông nghiệp: Khí CO2 chủ yếu tạo ra từ việc quản lý đất nông nghiệp, chăn
nuôi, sản xuất lúa gạo và đốt sinh khối.
+ Công nghiệp: Khí CO2 chủ yếu liên quan đến nhiên liệu hóa thạch bị
đốt cháy tại các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp.
+ Lâm nghiệp: Tốc độ thải CO2 càng ngày càng gia tăng khi con người
gia tăng việc đốn hạ cây xanh làm chất đốt.
- Nhiên liệu hóa thạch
Khi khai thác và đốt nhiên liệu hóa thạch CO 2 được phát thải ra nhiều.
Đây chính là nguyên nhân lớn nhất làm ô nhiễm bầu không khí.
8


I.2. Các tác động của CO2 tới môi trường
I.2.1. Tác động tích cực
- Là thành phần thiết yếu trong quá trình quang hợp của cây xanh

Hình 1.1. Quá trình quang hợp
- Vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ trên bề mặt trái đất
Sự có mặt của một hàm lượng khí CO2 cần thiết trong bầu khí quyển vốn là
tấm áo giáp ngăn chặn bức xạ nhiệt (bức xạ hồng ngoại) từ trái đất thoát vào vũ trụ.
- Dập tắt các đám cháy
CO 2 không duy trì sự sống và sự cháy. Bởi thế, CO 2 được dùng để
dập tắt các đám cháy và nén khí CO 2 vào những chất lỏng dễ bắt lửa để
bảo quản chúng.
I.2.2. Tác động tiêu cực
- Gây nguy hiểm cho con người với nồng độ cao
Khí quyển trái đất chứa 0.03% thể tích khí CO 2, tuy không độc nhưng
khi hàm lượng vượt quá 4% nó có hại cho sức khỏe, do tan nhiều trong máu,
tác dụng lên trung ương thần kinh. Khi hàm lượng cao hơn nữa, nó gây rối
loạn các hoạt động của cơ thể. Cụ thể nếu hít thở không khí có chứa 0.5% khí


18 hoặc lớn hơn

bừng và đau đầu
- Hết sức nguy hiểm có thể dẫn tới tử vong

- Khí CO2 ảnh hưởng đến môi trường biển
Khoảng 50% tổng lượng khí CO2 do con người thải ra kể từ cuộc cách
mạng công nghiệp đã hòa tan vào các đại dương của thế giới, ảnh hướng xấu
tới các sinh vật biển. Lượng khí thải CO2 tăng cao tỉ lệ thuận với sự gia tăng
nồng độ axit trong nước biển. Điều này sẽ dẫn tới “hội chứng trắng” hay còn
gọi là vôi hóa các dải san hô do các khoáng chất nuôi dưỡng san hô bị axit
phân hủy và các dải san hô có thể chết sau 1 năm nhiễm bệnh.
- Hiệu ứng nhà kính
Khi sự tăng vọt CO2 xảy ra nó cho phép trái đất có thể giữ được các tia
phản xạ với bước sóng dài, điều này giải thích tại sao trái đất nóng lên. Điều
đáng quản ngại là các hoạt động con người càng ngày càng làm tăng mức độ
tích tụ khí CO2 trong bầu khí quyển.

Hình 1.2. Biểu đồ gia tăng nồng độ CO2 khí quyển từ năm 2002 đến 2013
(greenforvietnamblog.com)

10


Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm tan băng ở hai cực và mực nước biển dâng
lên. Sự nóng lên của trái đất sẽ làm thay đổi điều kiện sống bình thường của
các sinh vật trên trái đất.
Theo cơ quan Năng lượng quốc tế, từ nay đến năm 2200, phát thải khí
CO2 sẽ còn tăng 230%.

- Bước 2: Vận chuyển CO2
Vận chuyển CO2 bằng đường ống, tàu biển và các loại phương tiện vận
tải đường bộ.
- Bước 3: Bơm CO2 vào các kho chứa ngầm: Lưu trữ cacbon trong các
thành hệ địa chất.

12


Trong kỹ thuật này, CO2 cô đặc sẽ được bơm xuống đất vào các thành
hệ đá xốp, các bể chứa dầu đã cạn kiệt hoặc các kho nước mặn sâu… Khi
bơm CO2 sâu xuống 800 m vào một kho chứa như vậy, áp lực khiến CO 2 trở
thành một chất lỏng tương đối đặc, do vậy ít có khả năng xâm nhập ra ngoài
thành địa chất.
(1) Các bể chứa dầu và khí: Việc bơm CO2 vào các bể dầu khí để tăng
năng suất hiện được áp dụng phổ biến trong ngành công nghiệp dầu mỏ. Các
bể chứa dầu đã khai thác hoặc bị bỏ hoang được xem là những điểm lưu trữ
CO2 đầy tiềm năng.
(2) Bể chứa nước mặn sâu: Một số bể trầm tích bị ngập mặn hoặc chứa
đầy nước lợ, không thể cung cấp nước cho sinh hoạt và nông nghiệp, có thể là
điểm đến thích hợp cho CO2 đã được cô lập.

Hình 1.5. Lưu trữ CO2 trong những túi dầu, khí đã cạn [3]
(3) Những vỉa than không thể khai thác: Những vỉa than không đủ dày,
nằm sâu dưới mặt đất hoặc có cấu tạo quá vững chắc khiến việc khai thác
không thể khai thác, đều có thể trở thành các kho chứa CO2.
13


(4) Lưu trữ CO2 dưới biển: Với vai trò như một mạng lưới hấp thụ CO 2,

Trong một phản ứng điện phân cụ thể, CO2 sẽ bị khử ở catot trong khi
oxi thực hiện phản ứng ở anot [18]:
CO2 + 2H+ +2e → CO + H2O
CO2 + 2H+ + 2e → HCOOCO2 + 8H+ + 8e → CH4 + 2H2O
2CO2 + 12H+ + 12e → C2H4 + 4H2O
Quá trình điện phân CO2 về cơ bản được tiến hành trong một tế bào
nhiên liệu nghịch.
I.2.3. Chuyển hóa CO2 bằng xúc tác dị thể
CO2 được đánh giá là nguồn cacbon có khả năng tái sinh, an toàn và
kinh tế. Tuy nhiên, do CO2 bền về mặt nhiệt động học nên việc sử dụng CO 2
làm nguyên liệu trong các phòng thí nghiệm và trong công nghiệp vẫn còn rất
nhiều hạn chế và mới chỉ giới hạn trong một vài quá trình sản xuất trong công
nghiệp như tổng hợp ure và các dẫn xuất của nó, tổng hợp axit salicilic và các
cacbonat [31]. Sản phẩm của phản ứng hydro hóa CO 2 bao gồm metanol,
dimetyl ete (DME), và hidrocacbon – là nhiên liệu hoàn hảo cho động cơ đốt
trong, lại vừa thuận lợi cho việc lưu trữ và vận chuyển. Thêm vào đó metanol,
axit fomic là nguồn nguyên liệu thô và trực tiếp cho rất nhiều ngành công
15


nghiệp hóa học. Nguồn hidro cho tái chế hóa học CO 2 có thể được tái tạo nhờ
nguồn nhiên liệu hóa thạch đáng kể còn tồn tại (chủ yếu là khí tự nhiên) hay
tách nước (bằng phản ứng điện phân hoặc phân tách).

Hình 1.8. Các hướng sản phẩm của phản ứng hydro hóa CO2
Quá trình khử CO2 bởi H2 về mặt nhiệt động học thuận lợi hơn là quá
trình khử CO2 bởi H2O:
CO2 (khí) + 3H2 → CH3OH(khí) + H2O (khí)
CO2 (khí) + 4H2 → CH4 (khí) + 2H2O (khí)


đạt hiệu suất chuyển hóa lên đến 80% tại nhiệt độ 450 0C, ngoài ra còn có thể
sử dụng thêm Ga2O3 và SiO2 làm chất xúc tiến.

17


Bảng 1.3. Hệ xúc tác cho phản ứng chuyển hóa CO2 thành methanol [31]
Phương

Độ chuyển

Độ chọn lọc

Xúc tác

pháp tổng

T (oC)

Cu/Zn/Ga/SiO2
Cu/Ga/ZnO

hợp
Ngâm tẩm
Ngâm tẩm
Lắng đọng-

270
270


250
250
250

19.4
21.0
18.7
2.0
1.5
6.3
10.4

75.0
29.3
68.0
47.2
97.0
100
99.6
70.0
90.8

Cu/ZrO2
Cu/Ga/ZrO2
Cu/B/ZrO2

kết tủa
Lắng đọngkết tủa
Lắng đọng-


dụng rộng rãi nhất trong tổng hợp FT. Bên cạnh đó các báo cáo cũng chỉ ra
rằng khi đưa thêm các chất xúc tiến như Fe, Co, Mn, Ce giúp làm tăng độ
chuyển hóa cũng như độ chọn lọc sản phẩm hidrocacbon của phản ứng. Một

18


số ít kết quả thực nghiệm khác khi biến tính xúc tác bằng Zr, Zn, Mg, Ru, La
cũng cho hiệu ứng tương tự.
I.3. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH HYDRO HÓA CO2 THÀNH CH4
I.3.1. Cơ chế phản ứng Hydro hóa CO2 thành CH4
Quá trình chuyển hóa CO2 thành metan được biết đến như một quá trình
khí hóa, đã được phát hiện từ những năm 1900 bởi Sabatier và Senderens [31]
nhưng chỉ được biết đến nhiều hơn vào những năm 1970 trong nỗ lực loại bỏ,
giảm thiểu khí CO2 trong khí quyển. Đây là một phản ứng quan trọng thu hút sự
quan tâm đặc biệt của giới học thuật bởi tiềm năng ứng dụng trong thương mại to
lớn của nó.
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O ∆Ho = -165 kJ/mol; ∆Go = -113 kJ/mol
Phản ứng này là một phản ứng tỏa nhiệt. Tuy nhiên quá trình này đòi hỏi
8e để khử hoàn toàn CO2 thành CH4, chưa kể đến những hạn chế đáng kể về yếu
tố động học đòi hỏi cần có xúc tác thích hợp giúp cải thiện tốc độ phản ứng và
độ chọn lọc.

Đã có nhiều công trình nghiên cứu về sự hấp phụ và khử CO 2

thành CH4 được công bố [7,14,23,27,31]. Hai cơ chế được đề xuất cho phản ứng
hydro hóa CO2 [8,18,22]. Theo cơ chế thứ nhất, khí CO2 sau khi hấp phụ trên
chất mang sẽ phản ứng với H (hấp phụ) được tạo thành trên kim loại và ngay lập
tức hình thành gốc -COOH trên bề mặt kim loại – chất mang. Các gốc -COOH
này sau đó sẽ tiếp tục phân hủy ra CO (hấp phụ) và hidro hóa tiếp theo để tạo