在双金属Fe−M（M=Co，Ni，Cu，Pd）催化剂中，Fe-Co和Fe-Cu在催化CO₂加氢制C₂₊烃的收率方面具有出色的性能，而Fe−Co催化剂主要用于生产低碳烯烃，而不是长链烃。然而，尚不清楚在反应过程中是否由于伴随的Fe物种的相变而仍保持了Fe−Co混合物的接近程度。

近日，韩国化学技术研究所Seok Ki Kim，Ki-Won Jun报道了合成了一种以N配位钴单原子结构（Co−NC）为载体的新型Fe−Co合金催化剂（FeK/Co—NC），并将该催化体系应用于CO₂加氢反应。

文章要点

1）所制备的Fe−Co合金催化剂在300 °C和2.5 MPa下反应100 h，具有出色的CO₂转化率（51.7%）、C₅₊选择性（42.4%）和催化稳定性。

2）研究发现，Co−NC纳米结构可以提供Co原子给Fe纳米颗粒，诱导了Fe−Co合金的形成，并在反应过程中碳化物和氧化物的形成过程中保持稳定。

3）研究发现，共浸渍FeCo−K/NC催化剂的甲烷选择性（33.8%）高于FeK/Co−NC催化剂（21.6%）。密度泛函理论（DFT）计算结果显示，Fe−Co合金在抑制甲烷生成的同时，还有利于促进费托合成（FTS）。此外，研究人员发现，尽管FeK/Co−NC催化剂具有很高的CO₂转化率，但Fe- Co的脱合金结构仍易产生甲烷。

研究人员通过实验和理论研究相结合，提出了一种有效的方法来形成稳定的Fe-Co合金结构，从而有利于CO₂加氢。

参考文献

Sun-Mi Hwang, et al, Atomically Alloyed Fe−Co Catalyst Derived from a N‑Coordinated Co Single-Atom Structure for CO₂ Hydrogenation, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.0c04358

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c04358