二氧化碳加氢制备甲醇催化材料调控研究取得进展
文章导读
如何将二氧化碳高效转化为绿色甲醇？中国科学院广州能源研究所突破性研究揭秘：通过在商业氧化铟表面精准锚定氧化镍团簇，催化效率实现关键跃升。实验揭示，NiO团簇巧妙促进电子转移，大幅增加活性氧空位位点，同时加速甲酸盐与甲氧基中间体形成——这正是甲醇合成的瓶颈所在。该策略不仅破解了传统催化剂氢活化能力不足的难题，更为碳中和目标下的二氧化碳资源化利用提供了可落地的新路径，相关成果已登上《美国化学会-催化》。
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大量二氧化碳排放加速了全球变暖等环境问题，将二氧化碳转化为如甲醇等非化石来源的化学品，是一种重要的解决方法。氧化铟（In2O3）由于其表面易还原形成活性氧空位（OV）位点特性，被证明是新一代甲醇催化剂。现有研究指出，催化材料表面负载铂（Pt）、镍（Ni）等具有较强活化氢能力的金属，但目前甲醇制备效率仍不高。
近期，中国科学院广州能源研究所采用一种简单的表面工程策略，将氧化镍（NiO）团簇锚定在商业氧化铟（In2O3）的表面，提升了甲醇合成效率。研究表征揭示，锚定的NiO团簇可促进电子从NiO转移至In2O3表面，促进In2O3表面还原，从而产生更多的OV位点。高压原位DRIFTS实验证实，NiO团簇可同时促进甲酸盐（HCOO*）及中间产物甲氧基（CH3O*）的形成，从而促进甲醇的生成。
准原位X射线吸收谱实验表明，锚定的NiO团簇在反应初期发生了部分还原，但此后保持了氧化状态。理论计算显示，NiO团簇有利于氢气活化，从而促进表面形成更多活性OV，同时也为逐步加氢制备甲醇提供了更多活性氢物种。
该研究为二氧化碳加氢制备甲醇高效催化剂的设计合成提供了新思路。
相关研究成果发表在《美国化学会-催化》（ACS Catalysis）上。
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这个研究思路挺新颖的，把NiO团簇锚定在氧化铟表面，感觉是个实用的工程策略。👍