第一作者：白冰、叶艺涵通讯作者：潘秀莲、焦峰通讯单位：中国科学院大连化学物理研究所 H2解离活化对于许多催化过程和化学反应具有至关重要的意义，尤其是在催化加氢、石油精炼、合成气转化以及燃料电池等领域。金属氧化物作为加氢反应的催化剂越来越受到关注，例如选择性加氢、炔烃半加氢反应和丙烷脱氢反应。使用金属氧化物-分子筛（OXZEO®）复合双功能催化剂催化CO加氢制烯烃是一类具有代表性的选择性加氢反应。在该反应过程中，金属氧化物负责CO和H2等反应小分子的活化。然后，CO在金属氧化物上部分加氢形成活性气相中间体，例如乙烯酮（CH2CO）。最终，乙烯酮扩散到分子筛的Brønsted酸位点并转化为低碳烯烃。通常，金属氧化物上较高的氧空位浓度和加氢活性有利于促进乙烯酮中间体的形成。然而，不饱和的低碳烯烃在金属氧化物上可能会经历过度加氢反应，从而产生不需要的饱和低碳烷烃。因此，深入研究金属氧化物上H2的活化过程、氢物种的类型及其反应性对于提高产物选择性至关重要。 要点1：氧化物的晶相结构和表面元素组成对氢气活化的路径调控选取了化学成分相似但晶相结构不同的MnGaOx（包括固溶体和尖晶石相）作为模型催化剂，证明了金属氧化物表面氢活化的机理以及形成氢物种的种类显著依赖于其晶相结构以及表面元素组成。研究发现表面富Ga的MnGaOx-SS倾向于催化H2异裂生成O−H和Ga−H物种，而表面富Mn的MnGaOx-Spinel催化H2解离仅生成O−H物种。此外，MnGaOx-SS上的氢物种主要以H2的形式脱附，而MnGaOx-Spinel上的氢物种主要以H2O的形式脱附。 要点2：不同氢物种在OXZEO®的反应性差异发现MnGaOx-SS的Ga−H物种在CO加氢活化形成CHxO以及乙烯加氢生成乙烷的反应中都显示出较高的活性。而O−H物种在乙烯加氢反应中几乎不起作用。位于氧空位附近的O−H物种在CO加氢活化中具有活性，而远离氧空位的O−H物种对CO加氢活化呈惰性。由于MnGaOx-Spinel较高的氧空位浓度和丰富的O−H物种，使其具有较高的CO加氢活化活性。同时，因为MnGaOx-Spinel没有Ga−H物种，烯烃加氢转化为烷烃的活性显著降低。因此，在OXZEO催化合成气直接转化为低碳烯烃的过程中，MnGaOx-Spinel−SAPO-18可以同时实现较高的反应活性和选择性，而MnGaOx-SS−SAPO-18由于Ga−H物种的存在使其烯烃选择性较低。 文献信息：Bing Bai, Yihan Ye, Feng Jiao*, Jianping Xiao, Yang Pan, Zehua Cai, Mingshu Chen, Xiulian Pan*, and Xinhe Bao. Surface Structure Dependent Activation of Hydrogen over Metal Oxides during Syngas Conversion. Journal of the American Chemical Society, 2024. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14395. 特别感谢白冰博士的供稿科学温故QQ群—科研爱好者集中地！（不定期发布讲座通知，分享录制视频）微信群（学术交流/电催化/光催化/理论计算/资源共享/文献互助群；C1化学/生物质/单原子/多孔材料分舵），小编微信：hao-xinghua或alicezhaovip，备注“姓名-单位”。
