Angew.: 适度表面偏析促进CoCu催化剂上CO2加氢反应的选择性乙醇生产

雨辰

2021-10-24

众所周知，钴铜 (CoCu) 催化剂在催化CO/CO₂加氢反应方面具有潜在的工业应用价值。 并且 CoCu 合金已被阐明为反应过程中的主要活性相。然而，由于元素表面偏析甚至脱合金现象，CoCu合金的实际表面形貌仍不清楚。

有鉴于此，天津大学赵志坚教授等人，结合理论和实验，描述了表面偏析和 CoCu(111) 表面不同 CO 覆盖率对 CO₂ 加氢反应反应性的双重影响。

本文要点

1）为了模拟 CoCu 合金，选择了一个 5 层 3×3 CoCu(111) 表面作为催化剂模型，该模型足够大来描述不同 CO 压力下的表面偏析趋势，也可以用于后续详细计算加氢反应。

2）设定的温度分别为 473 K 和 723 K，分别对应于 CO₂ 加氢反应的反应温度和 CO 预还原温度。为了增强表面筛选过程，应用了改进的遗传算法对nCO-(3×3)- CoCu (111)表面进行全局优化，n范围为0 - 9，对应于0 - 1ML的表面覆盖度。

3）发现C-O键断裂与中间体*CH₂O进一步加氢之间的角力关系是促进乙醇生产的关键步骤。

参考文献：

Sihang Liu et al. Moderate Surface Segregation Promotes Selective Ethanol Production in CO₂ Hydrogenation Reaction over CoCu Catalysts. Angew., 2021.

DOI: 10.1002/anie.202109027

https://doi.org/10.1002/anie.202109027