大量研究表明，Mo₂C在各种反应过程中具有极高的CO₂活化活性，特别是对RWGS反应。这些研究大多涉及块体碳化物催化剂，其表现出高活性、稳定性和高的CO选择性（96%以上），优于贵金属铂和钯基催化剂，反应温度在573到873 K之间变化。

近日，南非开普敦大学Nico Fischer报道了以SiO₂和SBA-15为载体，采用三种不同的合成工艺制备了四种钼基催化剂（Mo₂C/SiO₂-WI，Mo₂C/SBA-15-WI，Mo₂C/SiO₂-SG和Mo₂C/SBA-15-HNC）。通过原位表征技术，研究了这些催化剂的碳化过程和最终性能。此外，还考察了四种催化剂在无氢气和有氢气的情况下对CO₂的活化性能。结果表明，在氢气存在和无氢气存在的情况下，四种催化剂均具有较好的催化活性。

文章要点

1）研究人员采用湿浸渍（WI）法合成了Mo₂C/SiO₂-WI和Mo₂C/SBA-15-WI钼基催化剂，采用溶胶-凝胶（Sol−Gel，SG）法合成了Mo₂C/SiO₂-SG钼基催化剂，以及杂化纳米晶（HNC）技术合成了Mo₂C/SBA-15-HNC钼基催化剂。

2）研究发现，CO₂在碳化物表面发生解离反应，形成吸附在表面的氧物种。碳化物严重氧化成氧化相（MoO₂或MoO₃）仅在850 K以上的温度和CO₂存在下发生。在室温下以低浓度（1 vol%）引入时，O₂会在碳化物表面上解离，但当暴露于较高浓度时，会发生强烈的放热块体再氧化反应，从而形成MoO₂。

3）实验结果显示，所有四种催化剂都显示出高的RWGS活性（以CO₂转化率计），最小的CO选择性为98％，同时没有任何本体催化剂氧化的迹象。此外，所观察到极少数催化剂失活主要是由于Mo₂C同素异形体（β相、碳氧化物和η相）之间的相变和活性相的烧结所致。

参考文献

Wijnand Marquart, CO₂ Reduction over Mo₂C‑Based Catalysts, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.0c05019

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c05019