米兰大学Paolo Milani、阿贡国家实验室Stefan Vajda等报道了担载于ZrO₂上的亚纳米尺度Cu₄O₂在CO₂加氢转化为甲烷的反应中表现了高效催化活性，通过调控铜簇大小、基底形貌实现了催化剂活性的优化。作者考察了两种ZrO₂基底，分别通过原子层沉积法~3 nm厚的ZrO₂催化剂基底膜，通过超音速簇电子束沉积（supersonic cluster beam deposition）沉积~100 nm厚基底膜。验证了催化剂基底在调控催化剂的活性、循环加热过程中的稳定性中起到非常重要的作用。

本文要点：

（1）

通过程序升温反应、原位X射线表征技术，验证了催化剂的氧化态、催化剂活性之间的重要关系，通过非原位的光电子能谱揭示了亚纳米Cu簇与ZrO₂薄膜基底之间存在强相互作用，有效的提高催化剂的活性。

（2）

理论研究。通过DFT计算，作者发现Cu₄O₂簇担载于ZrO_x上具有更低的CO₂加氢还原生成CH₄的反应活化能能垒。

（3）

作者通过实验、理论计算之间结合，展示了控制催化剂中的基底在调控催化剂活性中的重要作用，展示了一种有效的途径。

参考文献

Avik Halder, Cristina Lenardi, Janis Timoshenko, Antonija Mravak, Bing Yang, Lakshmi K Kolipaka, Claudio Piazzoni, Sönke Seifert, Vlasta Bonačić-Koutecký, Anatoly I. Frenkel, Paolo Milani*, and Stefan Vajda*, CO₂ Methanation on Cu-Cluster Decorated Zirconia Supports with Different Morphology: A Combined Experimental In Situ GIXANES/GISAXS, Ex Situ XPS and Theoretical DFT Study, ACS Catal. 2021, 11, 6210–6224

DOI: 10.1021/acscatal.0c05029

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05029