通过费托合成（FTS），可以将非石油资源（来自煤炭、天然气或生物质）转化为高附加值的化学品和燃料，并且具有经济高效和环境友好等优点。在费托合成反应中，CO解离并进一步加氢形成CH_x中间物种的步骤至关重要，通常发生在Fe、Co、Ru金属表面，其中金属Ru表现出最优的反应性能。然而，Ru基催化剂存在明显的粒径效应，8 nm左右的Ru NPs才具有较高的费托反应活性，这严重降低了Ru的利用率。当可还原氧化物（如TiO₂)用作载体时，负载型金属催化剂上存在很强的金属-载体相互作用（SMSI)。在还原条件下，可还原性氧化物通过形成一层薄薄的覆盖层迁移到金属表面，从而形成独特的金属/载体界面，改变了催化剂在反应中的行为。因此这种SMSI可以用来作为提高FTS中金属催化剂催化活性的一种替代策略。这种促进作用一般归因于金属和载体之间的界面，其作为一个新的活性中心，在反应中具有更高的活性。然而，这些新生成的界面的催化机制和内在作用仍然难以捉摸。

有鉴于此，中科院大连化物所张涛院士，杨小峰研究员，黄延强研究员，苏雄副研究员报道了通过调节在Ru纳米颗粒（2 nm）上由SMSI形成的TiO_x覆盖层，可以提高Ru/TiO₂纳米催化剂在FTS中的催化活性。

文章要点

1）通过对催化剂预还原条件的微调，成功制备了高活性的Ru/TiO₂ FTS催化剂。随着还原温度的升高，TiOx覆盖层逐渐包覆Ru纳米颗粒。450°C下还原的催化剂在温和的条件下表现出较高的本征活性和较低的表观活化能。

2）研究发现，在FTS过程中，TiO₂覆盖层的参与促进了CO的解离，对活性的提高起着至关重要的作用。同时，在Ru纳米颗粒上形成的优化的TiO_x覆盖层明显能够捕获吸附在Ru/TiO_x界面上的羰基氧，因此又促进了C-O键的断裂。

这项工作不仅对Ru/TiO₂催化剂上CO活化的机理有了深入的了解，而且为调整可还原氧化物负载的金属纳米催化剂的催化性能提供了一条有效的途径。

Zhang, Y., Yang, X., Yang, X. et al. Tuning reactivity of Fischer–Tropsch synthesis by regulating TiOx overlayer over Ru/TiO₂ nanocatalysts. Nat Commun 11, 3185 (2020)

https://doi.org/10.1038/s41467-020-17044-4