高鹏Angew.：高效CO2加氢制乙醇单簇铑催化剂的构建

研究内容

将二氧化碳（CO2）热催化转化为乙醇是一种有效利用CO2的有前景的策略。然而，由于在热催化反应条件下难以精确控制CO2活化和C-C偶联，实现高乙醇收率仍然是一个巨大的挑战。

中国科学院上海高等研究院高鹏设计了一种用于CO2加氢制乙醇的氮化碳载体上的精确铑（Rh）单簇催化剂（RhSC/CN）。RhSC/CN催化剂的平均Rh–Rh配位数为2.06，在240°C和5.0 MPa（H2/CO2=3）下表现出595.2 h−1的创纪录的周转频率（TOFRh）、95.3%的高乙醇选择性和17.5 mmol gcat−1 h−1的乙醇收率，超过了之前报道的Rh基催化剂。相关工作以“Construction of Single-Cluster Rhodium Catalyst for Efficient CO2 Hydrogenation to Ethanol”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点

要点1. 作者通过“冷冻干燥和热聚合”策略制备了一种均匀分散的Rh单簇催化剂，其特定的Rh-Rh配位数为2.06，锚定在氮化碳上（RhSC/CN，SC为单簇），并应用于CO2加氢制乙醇反应。

要点2. RhSC/CN催化剂在240°C和5.0 MPa（H2/CO2=3）下表现出17.5 mmol gcat−1 h−1的最高乙醇收率、95.3%的优异乙醇选择性和595.2 h−1的Rh周转频率（TOFRh）。

要点3. 密度泛函理论计算、原位漫反射红外傅里叶变换光谱、X射线吸收光谱和H2/D2同位素交换探测实验共同揭示了反应机理，并表明Rh-Rh和Rh-N位点之间的协同相互作用促进了CO2吸附和CH3*与CO*之间的不对称C-C偶联，形成CH3CO*，从而导致高乙醇选择性。

这一发现为同时促进CO2反应性和乙醇选择性的单簇催化剂的设计提供了新的见解。

研究图文

图1.结构表征。

图2.性能。

图3.性能。

图4.机理探究。

文献详情

Construction of Single-Cluster Rhodium Catalyst for Efficient CO2 Hydrogenation to Ethanol

Hao Wang, Chenfan Gong, Xin Xin, Shenggang Li, Jian Zhang, Bohui Ye, Xianni Bu, Jiong Li, and Peng Gao*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI:https://doi.org/10.1002/anie.202516545

版权声明：「崛步化学」旨在分享学习交流化学、材料等领域的最新资讯及研究进展。编辑水平有限，上述仅代表个人观点。投稿，荐稿或合作请后台联系编辑。感谢各位关注！