在过去的一个世纪里，化石燃料一直是可靠的能源和有机化学品的主要来源。然而，它们也是人为向大气排放二氧化碳的主要原因之一，对全球气候变化产生重大影响。寻求可再生能源，通过捕获和利用二氧化碳(CO₂)进行再循环，以及开发新的、更有效的、对环境更友好的工艺，是本世纪的重大挑战之一。在这方面，二氧化碳最常见的利用过程是其催化加氢反应，产生从一氧化碳(CO)和甲烷(CH4)等简单分子，到醇类和高级碳氢化合物等更复杂的化合物的各种产物。金属催化的CO₂加氢的选择性一直是研究的主题。取决于催化体系，已确定了各种关键参数来控制反应的选择性，包括纳米粒径，金属氧化态，以及金属与载体之间的相互作用（称为金属-载体相互作用，MSI）。然而，非贵金属过渡金属在电化学上促进催化活性的报道很少。

有鉴于此，帕特雷大学的Alexandros Katsaounis和Georgios Kyriakou等人，利用Co纳米粒子在常压条件下对CO₂加氢反应进行电化学活化。

本文要点

1）结合X射线光电子能谱和成像技术进行了一系列瞬态动力学实验，以分析催化活性与钴催化剂表面的电子和形态特征之间的关系。

2）结果表明，离子从固体电解质迁移到催化剂表面具有双重作用，这对观察到的催化行为有影响。首先，它们在催化剂表面电化学形成双层，有效地改变了催化剂的功函数，从而改变了观察到的催化速率。其次，它们对钴的氧化态具有深远的影响，因此对所形成的氧化钴颗粒的结构具有深远的影响。在阳极极化条件下，Co氧化相的存在可使反向水煤气变换（RWGS）反应的催化速率提高5倍。

3）用相对便宜的氧化钴膜观察到的催化活性的提高比得上用贵金属催化剂获得的催化活性。研究还表明，可以通过电化学手段精确控制不同氧化物相的形成，并用于调节钴的催化活性和选择性。

总之，该工作有助于指导RWGS反应的高选择性和活性催化剂的设计。

参考文献：

Dimitrios Zagoraios et al. Tuning the RWGS Reaction via EPOC and In Situ Electro-oxidation of Cobalt Nanoparticles. ACS Catal., 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.0c04133

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04133