CO₂选择性转化为低碳烯烃(C₂⁼-C₄⁼)已引起人们广泛的研究兴趣。然而，实现有效地调节C₂⁼-C₄⁼特定烯烃产物的分布或选择性仍然极具挑战性。

近日，中科院山西煤炭化学研究所樊卫斌研究员报道了制备了由Zn_0.5Ce_0.2Zr_1.8O₄固溶体和H-RUB-13沸石组成的催化剂体系，并结合原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）、非原位X射线光电子能谱（XPS）、原位紫外可见光谱（UV-Vis）、¹H/²⁷Al MAS核磁共振（NMR）、¹³C交叉极化（CP）MAS NMR和气相色谱-质谱（GC-MS）光谱，以及¹²C/¹³C甲醇切换实验和密度泛函理论(DFT)计算，对其催化机理进行了深入研究。

文章要点

1）实验结果显示，该复合催化剂在CO₂转化率为30.1%时，C₂⁼-C₄⁼产率是其他文献所报道的2.3-3.3倍。更重要的是，通过改变H-RUB-13的酸中心浓度和分布以及优化反应条件，在C₂⁼-C₄⁼选择性分别为83.4%和72.7%的条件下，(C₃⁼+C₄⁼)/C₂⁼比分别提高到6.1和8.9。

2）研究发现，在Zn_0.5Ce_0.2Zr_1.8O₄催化剂上，甲酸盐和甲氧基是CO₂加氢制甲醇的主要中间物种，由于COOH*物种与Zn_0.5Ce_0.2Zr_1.8O₄之间的弱电子相互作用和COOH*物种与Zn_0.5Ce_0.2Zr_1.8O₄之间存在较强的电子相互作用，从而大大抑制了通过RWGS反应生成CO的自由能和焓垒。有趣的是，通过调整H-RUB-13的骨架酸中心含量、强度和分布，在随后的H-RUB-13 MTO过程中，烯烃循环得到了显著增强，从而产生了更多的丙烯和丁烯。

Wang et al., Selective Conversion of CO₂ into Propene and Butene, Chem (2020)

DOI：10.1016/j.chempr.2020.09.025

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.09.025