合成单分散的CoFe₂O₄纳米粒子（NPs）作为二氧化碳加氢反应的高效催化剂前体，以生产高附加值的C₂−C₄烯烃产品，这些产品是化学工业的重要基石。

近日，韩国蔚山科学技术院（UNIST）Kwangjin An，Jae Sung Lee报道了负载在碳纳米管上的Na助剂促进的CoFe₂O₄催化剂（Na-CoFe₂O₄/CNT）表现出高的CO₂转化率（〜34％）和轻烯烃选择性（〜39％），在相似的反应条件下优于其他报道的铁基催化剂。同时，其性能也优于单一金属NP催化剂（Na-Fe₃O₄/CNT、Na-Co/CNT）和物理混合（Na-Fe₃O₄+Co）/CNT催化剂。

文章要点

1）Na-CoFe₂O₄/CNT催化剂的优越性能归因于容易形成独特的双金属合金碳化物（Fe_1-xCo_x)₅C₂，与传统的χ-Fe₅C₂相比，它可实现更高的CO₂转化率和对轻烯烃的更好选择性。此外，与仅使用Co的催化剂的Co₂C位相比，仅使用Fe的催化剂的活性位点显著改善了重烃（C₂₊）的形成。

2）研究发现，具有单一来源的前驱体CoFe₂O₄只形成由Na助剂促进的单相合金碳化物，而混合的（Na-Fe₃O₄+Co）前驱体与合金碳化物形成孤立的Co相，而促进CH₄的形成。

3）研究人员采用基于DFT的CE方法估计出具有稳定结构的（Fe_1-xCo_x)₅C₂中的x≤0.2，并得到了稳定的双金属合金结构。

obalt Ferrite Nanoparticles to Form Catalytic Co–Fe Alloy Carbide Phase for Selective CO₂ Hydrogenation to Light Olefins, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c01417

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01417