可还原性氧化物负载的双金属催化剂实现二氧化碳加氢产物选择性调控

近年来，能源问题与气候形势日益严峻，二氧化碳的回收、固定以及再利用过程引起了众多研究者的广泛关注。二氧化碳加氢反应不仅可以有效减少大气中的二氧化碳总量，同时能够将其转化为一氧化碳、甲烷以及甲醇等重要化工原料/燃料。然而，二氧化碳加氢产物选择性的调控机制目前尚不清楚，发展其产物选择性调控的新方法或新策略成为该领域的重大挑战。

近日，美国哥伦比亚大学（Columbia University）、布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）陈经广（Jingguang G. Chen）教授课题组报道了可还原性氧化物负载的铂-钴双金属催化剂可实现二氧化碳加氢产物选择性的调控。他们采用原位近大气压X射线光电子能谱（AP-XPS）、原位傅里叶红外光谱（FTIR）间歇釜、固定床流动反应器以及漫反射傅里叶红外光谱（DRIFTS）等技术详细研究了不同可还原性载体负载的铂-钴双金属催化剂对二氧化碳加氢产物选择性的影响。实验结果表明，二氧化钛负载的铂-钴双金属催化剂倾向于将二氧化碳还原为可进一步用于Fischer-Tropsch反应的一氧化碳；而二氧化锆或二氧化铈负载的催化剂则能够进一步将一氧化碳还原为甲烷，其中的关键中间产物甲氧基在AP-XPS实验中被证实。

同时，他们结合了密度泛函理论（DFT）深入研究了各个基元反应中间态与始末态之间的能量变化，继而得出各反应阶段的活化能，从机理上阐明了氧化物载体调控催化反应路径继而改变二氧化碳加氢产物选择性的机理。这项研究阐述并论证了通过改变关键中间产物吸附强度实现调控二氧化碳加氢产物选择性这一新策略的可行性。

该研究成果发表在《Angewandte Chemie International Edition》杂志上，共同第一作者是布鲁克海文国家实验室的Shyam Kattel博士与哥伦比亚大学的余伟婷博士。

该研究工作得到了美国国家能源部的支持。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201601661/abstract

原文：CO₂ Hydrogenation over Oxide-Supported PtCo Catalysts: The Role of the Oxide Support in Determining the Product Selectivity

Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 7968-7973, DOI: 10.1002/anie.201601661

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