铁基催化剂是CO₂氢化合成高级烃类化合物的重要活性催化剂物种，有鉴于此，弗里茨·哈伯研究所Shamil Shaikhutdinov等报道对担载于氧化物上的铁纳米粒子在催化反应过程中，结构、化学组成的变化情况，尤其是CO₂加氢反应起始、反应过程中的变化。反应研究对象催化剂以浸渍涂层（dip coating）形式将纳米粒子前体沉积在SiO₂和Al₂O₃基底上，或者以物理气相沉积Fe的方法修饰在基底上。随后作者通过原位近常压XPS表征技术分别在O₂气氛、H₂气氛、CO₂+H₂混合（3:1）气氛和加热反应条件中对催化剂的变化情况进行原位表征。

本文要点：

（1）

通过近常压XPS表征，发现在反应过程中催化剂中形成含有Fe(III)、Fe(II)表面氧化物，因此生成了Fe@FeO_x核壳结构，并且这种氧化物在反应前是否经过还原无关，因此该反应过程中CO₂能够在过量氢气存在条件中起到氧化剂的作用。作者在催化剂中并未发现碳化铁晶相形成，甚至是当反应在工业反应的压力、温度条件下的反应亦如此。

（2）

作者认为这种现象是普遍存在的过程，比如在沉积于SiO₂、Al₂O₃基底上的铁同样发现此类变化过程，通过原位XAS表征能够确认。

本文研究结果展示了氧化物基底在纳米尺度催化剂的结构、组成中起到非常重要的作用。

参考文献

Mauricio Lopez Luna, Janis Timoshenko, David Kordus, Clara Rettenmaier, See Wee Chee, Adam S. Hoffman, Simon R. Bare, Shamil Shaikhutdinov*, and Beatriz Roldan Cuenya, Role of the Oxide Support on the Structural and Chemical Evolution of Fe Catalysts during the Hydrogenation of CO₂, ACS Catal. 2021, 11, 6175–6185

DOI: 10.1021/acscatal.1c01549

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c01549