Nature Commun：设计ZnCr协同位点催化CO2和乙烷共转化

纳米技术

2024-01-31

开发双功能的原子协同催化剂需要将多个催化活性原子进行同时定位，从而能够促进催化循环过程中的不同基元反应步骤。

有鉴于此，劳伦斯伯克利实验室Ji Su、桑迪亚实验室Seema Singh、加州大学河滨分校江德恩等报道在SSZ-13分子筛内构筑Zn^δ+-O-Cr⁶⁺双核催化位点，该催化剂能够以等化学计量比将乙烷和CO₂共转化，这项研究说明设计双核多功能催化位点的重要作用。

本文要点：

（1）

在500 ℃进行催化反应，生成乙烯的选择性达到100 %，CO₂转化率达到99.0 %。我们通过原位/非原位光谱表征结合DFT理论计算，说明酸性Zn位点和氧化还原活性Cr位点之间的协同作用。

（2）

研究结果显示Zn^δ+ (0<δ<2)位点有助于切断乙烷分子的β-C-H化学键以及生成Zn-H^δ-，因此碱性得以增强从而促进CO₂的吸附/活化，避免切断乙烷分子C-C化学键。氧化还原活性Cr位点能够通过补充晶格氧原子的方式加快切断CO₂分子，而且有助于H₂O分子的形成/脱附。这项研究说明双核催化活性位点的有数，有助于设计结构新颖的催化剂。

参考文献

Yang, J., Wang, L., Wan, J. et al. Atomically synergistic Zn-Cr catalyst for iso-stoichiometric co-conversion of ethane and CO₂ to ethylene and CO. Nat Commun 15, 911 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-44918-8

https://www.nature.com/articles/s41467-024-44918-8