近年来，通过控制碳链的增长将CO₂加氢制备高价值的C₂或C₂₊产品引起了人们极大的兴趣，但对于特定产品（尤其是乙醇）实现高选择性仍然是一个挑战。近日，中科院大连化物所Yanqiang Huang，Junguo Ma等设计了一种双功能Ir₁-In₂O₃单原子催化剂，通过将单原子Ir固定在In₂O₃载体上整合了两个活性催化中心，并用于催化CO₂加氢。

本文要点：

1）作者通过改进的湿化学方法合成了该Ir₁-In₂O₃单原子催化剂。在Ir浸渍之前，In₂O₃被氢气部分还原以生成氧空穴。氧空穴充当单原子的锚定位点，并以极大的亲和力捕获了IrCl₆^2-。

2）实验表明，该Ir₁-In₂O₃单原子催化剂可高效地氢化水溶液中的CO₂，对乙醇具有高的选择性（> 99％），初始TOF高达481 h^-1。

3）进一步表征表明，孤立的Ir原子与相邻的氧空位偶合，形成路易斯酸碱对，从而活化CO₂并形成吸附在Ir原子上的羰基中间体物种（CO*）。该CO*与吸附在In₂O₃上的甲醇盐偶联形成C-C键。

该工作报道的通过协同利用单原子位点和底物的独特催化作用制备高效的双功能单原子催化剂的策略为复杂催化的催化剂设计提供了新途径。

Xue Ye, et al. Highly Selective Hydrogenation of CO₂ to Ethanol via Designed Bifunctional Ir₁–In₂O₃ Single-Atom Catalyst. J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c08607

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c08607