以CO₂和水蒸氣為原料，在等離子體和雙金屬催化劑xZnO?yZrO₂的作用下制備CH₃OH。研究表明，在等離子體的協(xié)同下，雙金屬催化劑中的ZrO₂更易形成氧空位，從而更有利于吸附或結(jié)合外界O原子，使得制備CH₃OH的反應(yīng)條件更趨溫和。
（1）催化劑的制備
將一定比例的Zn（NO₃）₂?6H₂O和ZrO（NO₃）₂?7H₂O溶于水，攪拌下將其滴入pH為8的氨水中，充分反應(yīng)后得到xZn（OH）₂?yZr（OH）₄沉淀，將固體過濾、洗滌、干燥，于550°C焙燒6h,制得雙金屬催化劑xZnO?yZrO₂。寫出生成xZn（OH）₂?yZr（OH）₄沉淀的離子方程式：

xZn²⁺+yZrO²⁺+（2r+2y）NH₃?H₂O+yH₂O=xZn（OH）₂?yZr（OH）₄↓+（2x+2y）NH₄⁺

xZn²⁺+yZrO²⁺+（2r+2y）NH₃?H₂O+yH₂O=xZn（OH）₂?yZr（OH）₄↓+（2x+2y）NH₄⁺

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（2）工藝參數(shù)的研究
控制水蒸氣流速為28.74mL?min^-1、溫度為150°C、反應(yīng)電流為4.17A，在使用單獨的等離子體（P）、等離子體與雙金屬催化劑協(xié)同（CP）兩種不同催化條件下，測得CO₂流量對醇類產(chǎn)量的影響關(guān)系如圖1所示。

①無論使用何種催化條件，CH₃OH的產(chǎn)量均隨著CO₂流速的增大而下降，其原因是

增大CO₂的流速，縮短了CO₂和水蒸氣的接觸時間，更多的原料氣未得到充分反應(yīng)

增大CO₂的流速，縮短了CO₂和水蒸氣的接觸時間，更多的原料氣未得到充分反應(yīng)

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②分析圖像可知，選用等離子體與雙金屬催化劑協(xié)同催化條件的優(yōu)勢是 

抑制生成乙醇的副反應(yīng)的發(fā)生，且能夠提高甲醇產(chǎn)量

抑制生成乙醇的副反應(yīng)的發(fā)生，且能夠提高甲醇產(chǎn)量

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（3）反應(yīng)機理的分析
利用等離子體和雙金屬催化劑xZnO?yZrO₂催化CO₂和H₂O反應(yīng)生成CH₃OH的過程中Zr的化合價發(fā)生變化，可能機理如圖2所示：

說明：圖中的表示ZnO，表示ZrO₂，表示氧空位；“一”表示化學(xué)鍵，“……”表示吸附作用。
①Zr的常見化合價有+2、+3和+4，如圖所示機理的步驟（iii） 中，元素Zr化合價發(fā)生的變化為

+3價變?yōu)?4價

+3價變?yōu)?4價

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②增大反應(yīng)電流，等離子體會釋放出數(shù)量更多、能量更大的帶負(fù)電的高能粒子。隨著反應(yīng)電流的增加，CH₃OH的產(chǎn)量增大，其可能原因是

在數(shù)量更多、能量更大的帶負(fù)電的高能粒子作用下，更多的水蒸氣分子斷裂出H原子；同時催化劑中的ZrO₂表面形成更多的氧空位，提高了反應(yīng)物在催化劑上的吸附能力和成鍵能力，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行

在數(shù)量更多、能量更大的帶負(fù)電的高能粒子作用下，更多的水蒸氣分子斷裂出H原子；同時催化劑中的ZrO₂表面形成更多的氧空位，提高了反應(yīng)物在催化劑上的吸附能力和成鍵能力，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行

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