碳捕获与利用（CCU）是缓解全球变暖的关键。通过绿色氢气和可再生电力将CO₂转化为高价值（C₂₊）碳氢化合物已成为世界范围内科研人员的研究重点。通过生产富碳、高体积能量密度的碳氢化合物，CCU策略有望大幅减少CO₂排放并结束碳循环。在这种背景下，基于双/多功能催化剂（包括“氧化还原”金属催化剂和“酸性”沸石）的热催化方法在过去几年中得到了人们极大的关注。在串联系统中，CO2加氢主要有两种方法：i）通过逆水煤气变换+金属催化的费托合成，然后在沸石组分上进行齐聚/裂化/芳构化反应；ii）使用甲醇合成催化剂，结合经典的甲醇合成烃。

近日，阿卜杜拉国王科技大学Jorge Gascon，武汉大学Abhishek Dutta Chowdhury报道了用Fe₂O3@KO₂催化剂建立了一个涉及8种不同沸石的完整催化数据库，使沸石骨架的影响合理化。

文章要点

1）根据沸石的拓扑结构特征，可以得到四种不同的选择性模式：低碳烯烃（MOR，SAPO-34，ZSM-58，BETA，Y），对烷烃（FER和ZMS-5），长烯烃（ZSM-22）和芳烃（ZMS-5）有更大的选择性改进。

2）研究发现，对产物选择性的主要影响是由10 MR沸石（TON、FER和MFI）决定的，而不是由小孔8 MR（CHA、DDR）和较大孔12 MR（MOR、BEA、FAU）沸石所决定，10 MR沸石可以诱导最佳的限制效应，导致烃池的齐聚和转化。

3）深入的光谱分析和计算分析，以及对完全富含¹³CO₂和¹³CO的实验表明，这种选择性的优先来源还可以归因于羰化物种的形成（包括RWGS衍生的CO或进一步的CO衍生的烯酮/酮/酯），这些物种与“无机”沸石一起形成基于HCP的催化中心，进一步激活化合物从铁相中流出。

在本研究中，活性沸石催化剂的杂化性质，即无机-有机超分子反应中心和沸石拓扑结构，可以作为产品选择性的描述符，用于设计用于吸附和转化CO₂为不同工业相关材料的下一代催化剂。

参考文献

Ramirez, A., Gong, X., Caglayan, M. et al. Selectivity descriptors for the direct hydrogenation of CO₂ to hydrocarbons during zeolite-mediated bifunctional catalysis. Nat Commun 12, 5914 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-26090-5

https://doi.org/10.1038/s41467-021-26090-5