人们对CO₂转化为CO和烃类的反应进行了长达数十年的研究，但是该反应中的相关详细机理过程、催化剂-功能之间的关系仍未得到很好的理解，有鉴于此，加州大学伯克利分校Enrique Iglesia等报道对CO₂氢化转化反应的基元步骤进行研究，随后在分散的Ru纳米粒子（6-12 nm）上考察573 K反应温度CO₂加氢反应具体情况，通过光谱表征、动力学研究、同位素标记等方法结合，提出CO_２加氢、CO加氢反应之间密不可分的相互关系，得出此类反应中CO吸附中间体难以反应是催化活性较低的主要原因。

本文要点：

（1）

作者发现CO_２加氢、CO加氢反应生成CH_４的过程中都需要通过氢辅助方法切断化学吸附CO中间体分子的强C≡O键，作者通过同位素标记法，发现 C¹⁶O₂–C¹⁸O₂–H₂混合气体在暴露的Ru原子上切断CO₂分子C-O键非常容易进行，该活化CO₂反应步骤中生成界面吸附结合CO分子、O原子，随后O原子通过与H反应生成H₂O。

（2）

从CO₂分子出发生成CH₄的动力学过程受到阻碍，这不是因为CO₂分子中的C-O键惰性导致，而是因为生成CO中间体的过程较为困难所导致。CO分子中含有强度比CO₂更强的C≡O键，这种中间体在CO₂加氢反应、CO加氢反应中处于近饱和覆盖在催化剂表面。

（3）

本文的研究结构说明，通过光谱表征、同位素实验表征、动力学研究之间结合，揭示了CO₂加氢反应受到阻碍产生的原因来自界面CO吸附分子。本文发展的研究方法能够对催化剂中的本质反应速率进行研究，对揭示催化剂纳米粒子的结构和组成对CO₂-H₂反应的活性、产物选择性影响非常重要。

参考文献

Haefa Mansour and Enrique Iglesia*, Mechanistic Connections between CO₂ and CO Hydrogenation on Dispersed Ruthenium Nanoparticles, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c04298

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c04298