理化所實現(xiàn)NiO修飾Ni納米顆?？梢姽獯呋苽涓呒墴N類

　　CO加氫高溫高壓制備高級烴類（又稱為費托反應）是煤間接液化技術(shù)之一，在第二次世界大戰(zhàn)期間投入大規(guī)模生產(chǎn)，是替代石油、實施煤碳潔凈高值利用的重要技術(shù)，在工業(yè)和學術(shù)界引起科研工作者的極大關(guān)注。眾多費托催化劑中，Ru、Co、Fe基催化劑應用最為廣泛。Ni基催化劑因為其C-C偶聯(lián)效率低下，更趨向于催化生成低值的甲烷，Ni基催化劑又被稱為甲烷化催化劑。鑒于費托反應的重要意義，發(fā)展新的清潔、綠色的新型能源路線，特別是在溫和條件下提高Ni基催化劑高選擇合成高附加值的高碳烷烴，依舊是一個挑戰(zhàn)。

　　相比傳統(tǒng)高溫高壓的熱催化轉(zhuǎn)化過程，太陽能光催化技術(shù)具有室溫常壓深度反應、可直接利用太陽能作為光源來驅(qū)動反應等獨特優(yōu)勢，作為一種理想的潔凈能源生產(chǎn)和污染治理技術(shù)而備受矚目。近期，中國科學院理化技術(shù)研究所超分子光化學研究團隊研究員張鐵銳課題組及合作者合成了部分NiO層修飾Ni的納米結(jié)構(gòu)，可以在低溫常壓下利用可見光驅(qū)動CO加氫制備高級烴類，C2+選擇性高達60%，且催化穩(wěn)定性優(yōu)越。在題為Oxide-Modified Nickel Photocatalyst for the Production of Hydrocarbons in Visible Light 的文章中，研究人員通過簡單的煅燒-氫氣還原方法，將水滑石載體可控還原為Ni/NiO納米結(jié)構(gòu)，成功實現(xiàn)了NiO納米層部分錨定Ni納米顆粒的調(diào)控。利用X射線精細結(jié)構(gòu)衍射、原位X射線光電子能譜以及透射電子顯微分析等手段原位跟蹤了NiO/Ni納米結(jié)構(gòu)的生成過程，表面NiO層和Ni納米顆粒之間豐富的界面，改變了NiO/Ni納米結(jié)構(gòu)的電子環(huán)境。該獨特的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了可見光下CO的活化，進一步促進了催化劑表面的C-C偶聯(lián)，促進了可見光催化CO加氫制備高碳烴，且催化劑具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性。沒有界面結(jié)構(gòu)的NiO和Ni納米顆粒沒有明顯的高碳烴選擇性。通過理論計算和實驗結(jié)合的手段，進一步證實了具有豐富界面的NiO/Ni納米結(jié)構(gòu)，改變了CO加氫中間CH2*物種的吸附反應路徑，進而反應更趨向于高級烴類的生成。催化劑合成方法簡單，成本低廉，更重要的是，該催化過程采用低溫常壓等綠色低能耗工藝，提供了利用非貴金屬太陽能驅(qū)動合成燃料化學品的可能性。

　　相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國際化學期刊《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，并被選為當期“熱點（hot paper）”向讀者重點推薦。該研究結(jié)果隨后被英國皇家化學會Chemistry World 以New photocatalyst shows promise for fuel production 為題進行了亮點報道，著名光催化專家、西班牙瓦倫西亞理工大學教授Hermenegildo Garcia對該催化材料的成功研制給予了高度肯定。

　　相關(guān)研究工作得到了科技部國家重點基礎(chǔ)研究計劃、國家自然科學基金委優(yōu)秀青年科學基金項目、青年基金、國家“萬人計劃”-青年拔尖人才支持計劃、中國科學院前沿科學重大突破項目的大力支持。