CO2催化转化的研究一直集中在直接CO2加氢以得到各种增值化学品和燃料，其中包括烯烃、汽油、芳烃、乙醇、以及对进一步转化有价值的平台化合物CO和甲醇。对逆水煤气变换（RWGS）和甲烷化反应的基本原理的研究提供了对CO2活化和主要转化途径的理解。为了优化催化剂的制备和理解反应机理，大量研究集中在金属纳米粒子的大小，形态，氧化态和强金属-载体相互作用。研究表明，通过助催化剂或添加剂对铜位进行电子或几何修饰，可加快反应，但由于催化剂结构的不均匀性，活性中心的确定还存在不确定性。此外，由一种在另一种金属中高度分散/合金化的金属组成的固体催化剂也被报道具有增强的性能。

有鉴于此，浙江大学王亮研究员，肖丰收教授，加州大学戴维斯分校Bruce C. Gates，华东理工大学龚学庆教授报道了如何优化双金属催化剂在CO₂加氢反应中的催化性能。研究人员基于铜和镍两种金属的催化行为截然不同，铜用于RWGS反应，镍用于CO₂甲烷化，并考虑到适当的组合可能会协同发挥这两种金属的优势，因此选择了铜镍双金属催化剂。

文章要点

1）结果表明，采用湿化学水热法制备的镍高度分散（甚至原子分散）的铜晶格（Ni-in-Cu）催化剂，有效地结合了镍的高加氢活性和铜的高选择性的优点。催化剂结构简单，几乎均匀，为从根本上理解结构和催化反应机理提供了机会。

2）研究发现，镍在铜表面的分散显著影响CO₂的解离活性和催化反应途径，从而使铜具有独特的催化活性和选择性。具体而言，镍与铜合金化的催化剂最大限度地发挥了两种金属之间的协同作用，其特点是在较宽的温度范围内将接近热力学平衡的产物转化为CO，并抑制了甲烷化反应。

3）催化剂性能数据，表征催化剂的光谱以及理论分析结果表明，具有相邻镍原子的表面铜通过氧化还原机制有效地活化了CO₂，抑制了CO的吸附，从而抑制了与CO深度加氢相关的甲烷化。

这项研究的结果强调了copper-adjacent-nickel 结构的重要性，为定制用于二氧化碳加氢的高效含铜催化剂提供了诱人的机会。

Ling-Xiang Wang, et al, Dispersed Nickel Boosts Catalysis by Copper in CO2  Hydrogenation, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c00907

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00907