氮化钴催化剂大幅提高二氧化碳加氢反应效率

(记者杨)近日，中国科技大学曾杰教授课题组在二氧化碳加氢钴基催化剂活性相的研究方面取得了重要进展。他们将氮原子引入钴催化剂中构建氮化钴催化剂，通过原位机理发现钴氮氢是催化过程中真正的活性相，但大大提高了催化效率。该结果于10月9日发表在《自然-能源》在线版上。

由于CO2的化学惰性，CO2加氢反应需要在高温高压下实现，转化过程存在能耗过大的问题。已经开发了一系列策略来提高用于CO2加氢的非贵金属催化剂的活性。然而，迄今为止，对CO2加氢非贵金属催化剂活性相的研究仍处于起步阶段。

研究人员将氮原子引入钴催化剂，形成氮化钴催化剂。在CO2加氢催化中，在32个大气压和150℃的相同条件下，氮化钴催化剂的转化率是钴催化剂的64倍。此外，氮化钴催化剂的表观活化能为43.3千焦/摩尔，仅为钴催化剂的约一半(91.4千焦/摩尔)。进一步的研究表明，在氢气气氛下，氮化钴催化剂上的氮原子会吸附并与氢原子结合，形成钴、氮和氢的特殊相。钴氮和氢中的氨基氢原子直接加入到CO2分子中，形成甲酸盐类作为中间产物，大大提高了CO2加氢反应的活性。

《中国科学日报》(第四版综合版，2017年10月11日)