生物质、煤等多种来源的合成气（CO和H₂）直接经热化学催化转化制备低碳醇（C₂₊醇）可有效缓解能源危机和环境污染问题。低碳醇在医药、溶剂、燃料添加剂、氢载体等领域有广泛的应用。合成气直接制备低碳醇技术是实现煤炭和生物质资源清洁高效利于的有效途径之一，但针对该过程的高效稳定催化剂的开发依然存在较大挑战。

我院能源化工研究所生物质燃料与化学品（林鹿教授）团队与多方合作，通过将Co和Cu金属位点锚定在层级多孔的氮掺杂碳基质中，成功制备了双金属单原子催化剂（Co/Cu-N-C）。研究发现Co/Cu-N-C对HAS是有效的。在CO转化率为81.7%时，C₂₊醇的选择性可达58.5%，低碳醇的时空收率为851.8 mg/g·h。同步辐射研究发现构建的双金属单原子催化剂Co/Cu-N-C的N₄-Co₁和Cu₁-N₄位点在HAS中表现出优异的协同效应。理论计算证实了CO的吸附发生在Co位点，Co周围的氮位点作为储氢罐利于CO的加氢形成CH_xCo物种。同时，Cu位点可以稳定CHO_Cu物种且与Co位点上的CH_xCo相互作用，促进C₂₊醇的形成。这一工作将为构筑协同性双金属单原子催化剂设计提供新思路。

以上成果发表在中国化学会旗舰期刊CCS Chemistry上。我院博士生陈高峰为论文的第一作者，能源化工研究所曾宪海教授、杨述良副教授为通讯作者，北京理工大学陈文星特别副研究员为共同通讯作者。

论文原文链接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.022.202201930

图/文  能源化工研究所