合成气是煤炭、天然气等碳资源清洁高效利用的重要平台化合物，其催化转化研究意义重大。过去合成气直接转化研究主要围绕费托合成技术，产物选择性的控制是主要挑战。金属氧化物和分子筛耦合的双功能OXZEO^®催化剂设计概念为合成气直接转化产物选择性调控提供了新思路。

该催化体系中，CO/H₂的活化及中间体的生成发生在金属氧化物上，因此，金属氧化物在活性调控中起重要作用。目前广泛研究的金属氧化物主要为尖晶石结构和固溶体两类氧化物。近日，大连化物所包信和、潘秀莲、焦峰团队与肖建平团队，通过实验与理论相结合，对比研究了面心立方相（FCC）尖晶石MnGaOx以及固溶体MnGaOx氧化物在合成气直接制低碳烯烃中的催化行为。

研究结果显示，只有FCC的Ga₂O₃在还原气氛中与无定形MnO₂反应可转变为FCC结构的尖晶石MnGaOx-Spinel；而密排六方（HCP）Ga₂O₃则不能转变为FCC相尖晶石，而是Mn掺杂HCP Ga₂O₃形成固溶体MnGaOx-SS，表明锰镓双金属氧化物的晶相转变需要兼容的晶体结构。

两种晶相结构的MnGaOx展现出迥异的催化活性，其中MnGaOx-Spinel-SAPO-18实现40%CO转化率、81%低碳烯烃选择性和0.17 g·g_cat⁻¹·h⁻¹低碳烯烃时空收率，与具有相似元素组成的固溶体MnGaOx-SS相比，其比活性（以比表面积归一）提高一个数量级。

程序升温还原以及光致发光谱表明，尖晶石氧化物比固溶体氧化物在反应条件下更容易被还原，形成氧空穴以及配位不饱和表面Ga³⁺位点。程序升温表面反应-同步辐射时间飞行质谱技术、原位红外光谱以及密度泛函理论计算表明，表面还原程度更高，配位不饱和金属位点更多的尖晶石MnGaOx具有更加优异的C-O氢助解离活性，使CO加氢反应经由乙酸盐-乙烯酮路径，并进一步在分子筛限域孔道内转化生成烯烃。

该工作为进一步优化OXZEO^®催化剂提供了重要指导。