與H₂輔助活化模式相比，CO₂直接解離為羰基（*CO）的簡(jiǎn)化反應(yīng)路線有利于CO₂相關(guān)的合成過(guò)程和催化劑升級(jí)，但穩(wěn)定的C=O雙鍵使其非常具有挑戰(zhàn)性。

2024年10月23日，山東大學(xué)賈春江教授和王偉偉高級(jí)實(shí)驗(yàn)師、南開(kāi)大學(xué)劉錦程特聘研究員在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Communications發(fā)表題為《Direct cleavage of C=O double bond in CO₂ by the subnano MoO_x surface on Mo₂N》的研究論文。

在此，作者在Mo₂N表面構(gòu)建了亞納米MoO₃層，為催化CO₂加氫提供了動(dòng)態(tài)變化的MoO₃?MoO_x (x<3)表面。具有高給電子能力的亞納米MoO_x表面豐富的氧空位像剪刀一樣直接剪切CO₂的C=O雙鍵，以高速形成CO。CO₂解離中析出的O原子被H₂及時(shí)除去，重新生成活性氧空位。

由于CO₂的解離活化能力大大增強(qiáng)，這種沒(méi)有任何負(fù)載活性金屬的MoO_x/Mo₂N催化劑在催化CO₂加氫生成CO方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。在異質(zhì)結(jié)構(gòu)上構(gòu)建高度無(wú)序的缺陷表面為分子活化開(kāi)辟了新的途徑。

圖1：MoO_x表面在Mo₂N上的結(jié)構(gòu)表征和催化性能

圖2：MoO_x/Mo₂N對(duì)CO₂加氫生成CO的催化性能

圖3：MoO_x/Mo₂N表面和體相結(jié)構(gòu)的識(shí)別

Liu, HX., Wang, WW., Fu, XP.et al.?Direct cleavage of C=O double bond in CO₂?by the subnano MoO_x?surface on Mo₂N.?Nat. Commun.?15, 9126 (2024).