2023年10月26日，Nat. Commun.在线发表了
中科院大连化物所/
厦门大学
邓德会研究员、于良副研究员和厦门大学王野教授
课题组的研究论文，题目为《
Edge-rich molybdenum disulfide tailors carbon-chain growth for selective hydrogenation of carbon monoxide to higher alcohols
》。
一氧化碳（CO）
加氢为生产高
级醇（C
2+
OH）提
供了一条有吸引力的非石油路线，广泛用于化学原料、燃料、燃料添加剂和溶剂等。在该反应中，
C
2+
OH的形成通常涉及两个关键步骤，即：(i) 吸附的CO（CO*）或烷氧基（CH
x
O*, x = 1-4）的
C-O裂解生成
吸附的C（C*）或烷基（CH
x
*, x = 1-3）；(ii) C*、
CH
x
*
、CO*或
CH
x
O*
之间的C-C偶联
以进行碳链生长
。在这些步骤中，C-O裂解作为C-C偶联的前一步骤至关重要，但也不可避免地导致生成醇的分解。
在此研究中，作者报道了
一种
在钾
修饰
的
富边MoS
2
催化剂上实现高选择性CO
加氢
为C
2-4
OH，该催化剂在240 ℃
和50 bar的条件下，
氢化产物的CO转化率高达17%，
C
2-4
OH
的选择性为45.2%
，优于先前报道的非贵金属基催化剂
。通过调节边缘与基面相对丰度，可以
将
C
2-4
OH
到甲醇的选择性比从0.4提高到2.2
。机理研究表明，
MoS
2
边缘的硫空位不仅促进了C-O的裂解，而且促进了C-C的偶联，从而促进了碳链的生长
；而
钾通过与羟基的静电相互作用促进了醇的脱附，从而使
C
2-4
OH
优先形成
，从而为合理设计选择性加氢反应活性位点的纳米结构和微环境提供了原型。
图3
不同
MoS
2
催化剂的C-O裂解能力及CO加氢机理
图4
MoS
2
的
双硫空位(S
v
)上C-O裂解、C-C偶联和醇脱附的DFT研究
Hu, J., Wei, Z., Zhang, Y. et al. Edge-rich molybdenum disulfide tailors carbon-chain growth for selective hydrogenation of carbon monoxide to higher alcohols.
Nat. Commun
.,
2023
, 14, 6808. https://doi.org/10.1038/s41467-023-42325-z
【其他相关文献】
[1] Hu, J., Yu, L., Deng, J. et al. Sulfur vacancy-rich Mo
S
2
as a catalyst for the hydrogenation of CO
2
to methanol.
Nat. Catal
.,
2021
, 4, 242–250. https://doi.org/10.1038/s41929-021-00584-3
[2]
Deng, J., Li, H., Wang, S. et al. Multiscale structural and electronic control of molybdenum disulfide foam for highly efficient hydrogen production.
Nat. Commun
.,
2017
, 8, 14430. https://doi.org/10.1038/ncomms14430
中科院大连化物所邓德会/于良团队Nat. Catal.: Au/α-MoC催化剂上低温水乙炔加氢制乙烯
中科院大连化物所邓德会/于良团队Nat. Catal.: Au/α-MoC催化剂上低温水乙炔加氢制乙烯
新加坡国立大学Nat. Commun.: 具有原子铜和硫空位的应变少层MoS2助力CO2加氢制甲醇
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