第一作者：Xinyu Liuong>
通讯作者：Shiqiang Wei, Wei-Xue Li, Junling Lu
通讯单位：中国科学技术大学
研究内容：
几十年来，用于CO2加氢制甲醇的工业 Cu/ZnO/Al2O3 催化剂的活性位点一直存在争议。在微观和光谱上表征结构、组成和化学状态仍然存在巨大挑战，并且在描述催化剂在现实条件下出现的各种结构的内在活性时，完整的理论计算受到限制。在这里，制备了一系列氢氧化铜上 ZnO 的逆模型催化剂，其中使用原子层沉积将 ZnO 的尺寸从原子分散的物质精确调整到纳米颗粒。ZnO 装饰将甲醇的形成率提高到 877 gMeOH kgcat-1 h-1，在 493 K 时选择性约为 80%。高压原位 X 射线吸收光谱表明，原子分散的 ZnO 物种易于聚集在缺氧的 ZnO 集合中，而不是形成 CuZn 金属合金。通过对各种潜在的活性结构进行建模，密度泛函理论计算和微动力学模拟表明，ZnO/Cu 与氧空位的界面，而不是化学计量的界面，对催化活化至关重要。
要点一：
本文利用ALD成功合成了一系列ZnO/Cu(OH)2逆模型催化剂，其氧化锌尺寸从原子分散物种精确调整为NPs。
要点二：
在二氧化碳加氢反应中，我们证明了氧化锌装饰显著提高了甲醇STY，比铜本身提高了274倍。高压原位XAFS结果显示，在反应条件下，原子分散的氧化锌物种倾向于聚集到缺氧的氧化锌系综中，而不是形成CuZn合金。DFT计算和微观动力学模拟进一步显示，含氧空位的ZnO1-x/Cu界面显示出比Cu(111)、CuZn(211)合金和ZnO/Cu(111)界面高得多的活性，由于与H原子的最佳结合和二氧化碳的改进吸附，反应优先通过甲酸酯途径进行。
要点三：
与最近在反应条件下CuZn合金转化为氧化锌的实验观察和之前对小ZnOx团簇的理论计算相比，这些结果首次证明了含氧空位的ZnO1-x/Cu界面，而不是化学计量的ZnO/Cu，是显著促进活性的关键。最后，我们可以推测，开发一种优化ZnO/Cu界面的策略，同时保持低温下氧化锌的部分还原，可能是提高甲醇产量非常理想的。
参考文献
Xinyu Liu, Jie Luo, Hengwei Wang, Li Huang, Shasha Wang, Shang Li, Zhihu Sun, Fanfei Sun, Zheng Jiang, Shiqiang Wei, Wei-Xue Li, Junling Lu. In Situ Spectroscopic Characterization and Theoretical Calculations Identify Partially Reduced ZnO1-x/Cu Interfaces for Methanol Synthesis from CO2. Angew. Chem. Int. Ed. 2022.
https://doi.org/10.1002/anie.202202330.
