將溫室氣體CO2與綠氫耦合并轉(zhuǎn)化為含兩個及以上碳原子的高附加值醇（C2+OH），是實現(xiàn)CO2減排并滿足全球能源與化學(xué)品需求的重要途徑。然而，這一過程面臨多重挑戰(zhàn)，如CO2化學(xué)性質(zhì)惰性、反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜等問題使精準控制C-C偶聯(lián)存在較大挑戰(zhàn)性。此前，有研究開發(fā)出貴金屬催化劑、改性費托合成催化劑等多種體系，但目前催化體系C2+OH時空收率尚未達預(yù)期。因此，亟需開發(fā)更高效的催化劑或設(shè)計新的反應(yīng)路線。

　　針對上述問題，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所科研人員在前期Ni催化CO2加氫合成C2+OH和多相催化烯烴氫甲?；铣扇┑难芯炕A(chǔ)上，構(gòu)建了Ni-K共修飾的Fe基催化劑（1Ni-4K/Fe），將CO2加氫生成C2+OH的時空收率提高到317.0mg/g/h，且能在300h內(nèi)穩(wěn)定運行。進一步，研究人員利用接力催化思想，構(gòu)建了“CO2加氫-烯烴氫甲?；?醛氫化”三串聯(lián)體系，將產(chǎn)物中烯烴轉(zhuǎn)化為醇，C2+OH時空收率達980.5mg/g/h，選擇性達55.0%，且由于氫甲?；脑鎏甲饔?，C2+OH中C3+OH的占比可達75.6%，顯著提升碳的利用率。

　　研究表明，在K-Ni共修飾的Fe催化劑中，K-Ni之間協(xié)同作用機制顯著提升了C2+OH生成的時空收率，即Ni的引入促進了*CHx中間體形成，K的存在可抑制*CHx深度加氫，二者協(xié)同增強了*CO-*CHx偶聯(lián)。同時，K與Ni的引入能夠加速活性相Fe5C2生成與原位再碳化。因此，該催化劑表現(xiàn)出高活性與較好的使用穩(wěn)定性。

　　為進一步提高碳原子利用率和產(chǎn)物中C2+OH的選擇性，研究人員利用接力催化思想，構(gòu)建了“CO2加氫-烯烴氫甲?；?醛加氫”兩段三催化劑的串聯(lián)體系，將產(chǎn)物中多余的烯烴轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醛或醇。與單段的1Ni-4K/Fe催化劑相比，該串聯(lián)催化體系C2+OH選擇性可達55.0%，時空收率可達980.5mg/g/h。同時，得益于氫甲?；磻?yīng)的增碳作用，該串聯(lián)體系中C3+OH在總醇中占比從單催化劑的41.0%提升至75.6%。

　　近日，相關(guān)研究成果以Catalytic Tandem CO2 Hydrogenation and Hydroformylation for High-yield Synthesis of C2+ Alcohols為題，發(fā)表在ACS Catalysis上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部、甘肅省等的支持。

CO2加氫合成C2+OH的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)