【动态】谭猗生课题组：层状CuCoM催化剂用于合成气直接合成乙醇

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乙醇是一种重要的高附加值化学品，既可作为清洁燃料或油品添加剂，也可用于燃料电池储氢及医药行业。

目前，由合成气直接合成乙醇引起了人们的普遍关注。其中，CuCo基催化剂具有原料成本低、活性高、醇类产品选择性高的优点被广泛研究。

然而，该催化剂上反应产物中大多呈现醇分布宽泛及甲醇含量高的缺点，不利于实现醇类产品（尤其是乙醇）分离的经济性。因此有必要对CuCo基催化剂进行合理的设计和改性，获得醇类产品分布相对集中，且乙醇选择性高的催化剂。

层状双氢氧化物（LDH）材料作为催化剂前驱体，可实现活性物种的均一分散，近来已被用于制备特殊结构的CuCo基催化剂，但是层状结构中三价元素M³⁺对催化剂结构、表面性质及乙醇合成的可能路径（机理）却未见报道。

据此，中科院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室谭猗生研究员课题组制备了系列层状CuCoM（M=Fe, Cr, Ga, Al）催化剂，将其用于合成气直接合成乙醇的研究。

他们发现CuCoAl催化剂显示了最优的活性及最高的乙醇选择性，其中Al物种可以更好地促进CuCo活性相的分散。

接着他们利用CO₂-TPD、XPS和in situ DRIFTS等表征技术对催化剂表面（酸碱）性质进行了研究，证实了层状CuCoAl催化剂表面存在大量的羟基，可与Cu物种上吸附的CO^*分子进行反应生成甲酸盐物种（HCOO），随后HCOO物种逐步加氢脱氧，生成CH_x中间体。

同时该催化剂上也显示了CO^*以桥式吸附的方式吸附在Co原子上，有利于CO中C-O键的断裂，也促进了CH_x中间体的生成。甲酸盐的加氢过程及CO^*在Co上的桥式吸附，共同促进了CH_x中间体的生成。

最后生成的CH_x中间体与Cu活性相上吸附的CO^*反应生成CH_xCO^*，随后加氢生成乙醇。

因此，CuCo活性位点与催化剂表面羟基的协同作用促进了乙醇的生成。

该工作为理解合成气直接合成乙醇过程中催化剂表面羟基所起的作用提供了新的认识。

文章发表在ChemCatChem,doi: 10.1002/cctc.201900096

作者：Kai Sun, Yingquan Wu, Minghui Tan, Liyan Wang, Guohui Yang, Min Zhang, Wei Zhang, Prof. Yisheng Tan*