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?富山大學/中石油/山西煤化所ACS Catal.: “距離親密度”多功能催化劑直接將CO2轉化為乙醇

過量的CO₂排放引起了巨大的環境問題，如全球變暖、海洋酸化和氣候變化等。通過水光/電解提供的H₂將CO₂加氫成具有附加值的化學品是緩解碳排放壓力的一種很有前景的方法。

富山大學Noritatsu Tsubaki、中國石油大學吳銘鉑和山西煤化所楊國輝等將Na摻雜的Fe基催化劑( Na-Fe@C)和K摻雜的CuZnAl (K-CuZnAl)催化劑集成在一起設計了一種新型多功能催化劑(Na-Fe@C/K-CuZnAl)。該催化劑能夠促進CO₂直接合成乙醇和烯烴氫化。

結果表明，調整雙功能催化劑活性成分的適度親密度是非常有益的。合理設計的催化界面和適度的親合模式賦予多功能催化劑2% Na-Fe@C/5% K-CuZnAl在39.2%的CO₂轉化率下具有出色的乙醇(35%)和烯烴(33%)選擇性。

原位捕獲的醛類DRIFTS被認為是新反應路徑中乙醇合成的中間體。通過詳細的原位表征、DFT計算模擬，發現催化劑表現獨特的催化界面結構，多功能催化劑之間的緊密相互作用，催化反應過程中的有機醛分子在實現提高合成乙醇反應速率起到關鍵作用。

更深入的原位表征和密度泛函理論(DFT)計算表明，獨特的催化界面、多功能催化劑的親合模式以及醛類中間體在CO₂轉化為乙醇的更高轉化率中起著至關重要的作用。

此外，該多功能催化劑易于制備、再生和回收，非常接近實際工業應用。因此，這項工作有望用于CO₂的經濟利用。

Direct conversion of CO₂ to ethanol boosted by intimacy-sensitive multifunctional catalysts. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c01504

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