本工作主要研究CO₂加氢制甲醇反应中活性与选择性难以兼顾的问题。现有工业铜基催化剂易生成大量CO副产物，限制CO₂利用效率。研究团队通过改进溶剂热法构筑Cu/无定形ZrO₂（Cu/a-ZrO₂）催化剂，在260 °C下实现约1560 g的甲醇时空产率和约76%的甲醇选择性。为识别真实反应路径与协同位点，研究结合原位同步辐射真空紫外光电离质谱（SVUV-PIMS）、多模态原位/工况红外光谱、动力学同位素实验和理论计算。结果表明，CO₂首先在Cu-ZrO界面位点发生C-O键直接断裂并生成吸附态CO，随后CO在相邻Cu位点连续加氢形成甲醇。Cu-ZrO界面位点负责CO₂的初始活化，Cu位点承担CO的后续氢化，两个相邻位点由CO中间体衔接形成接力催化过程。研究由此确认甲醇合成遵循CO介导机制，阐明了Cu/a-ZrO₂兼具较高甲醇生产速率和选择性的结构与机理基础，并为通过界面位与金属位协同调控CO₂加氢产物选择性提供了理论依据。

文章标题：CO-Mediated Relay Catalysis Affords Selective CO₂ Hydrogenation to Methanol

期刊：Journal of the American Chemical Society

通讯作者：凌丽霞、洪昕林、刘国亮、郑安民

第一作者：刘唐康

文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c13528

资助：国家自然科学基金（22125304、22472126、22502151）、湖北省自然科学基金（2025AFA008、2025AFA065）、武汉市自然科学基金（2024040701010058）和湖北省教育厅科研项目（D20241104）