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將CO₂選擇性還原為CO、CH₄和HCOOH具有巨大挑戰。具有氧空位的催化劑有助于CO₂的活化，但在氧空位上穩定的中間體經過深度還原會生成CH₄和HCOOH，具有較差的CO選擇性。

北海道大學Abhijit Shrotri和Atsushi Fukouka等人報道了一種具有Co單原子的ZrO₂催化劑，可以將CO₂選擇性還原成CO。

由于陽離子之間的電荷不平衡，該催化劑中Co原子附近會出現氧空位。由此產生的催化位點有效地吸附了CO₂并且在還原過程中實現了超過95%的CO選擇性。

CO選擇性與其他反應參數如反應壓力、空速和H₂/CO₂比例無關。反應機制是CO₂首先加氫生成甲酸，甲酸在反應條件下優先分解為CO，而不是生成甲醇。

另外，CO在活性位點的吸附不如CO₂的吸附有利，這限制了其進一步加氫生成甲烷。Co和Zr之間的協同作用對于產生氧空位和穩定反應中間體甲酸鹽物種至關重要。

該研究表明控制單原子和氧化物載體之間的原子界面，最大限度提高CO₂加氫單一產物的選擇性的重要性，有助于開發C1化學催化劑。

Co single atoms in ZrO₂ with inherent oxygen vacancies for selective hydrogenation of CO₂ to CO,?ACS Catalysis, DOI: 10.1021/acscatal.1c02041

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