浙江大学化学系肖丰收

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浙江大学的肖丰收Angew. Chem. Int. Ed：钴催化二氧化碳选择性加氢合成乙醇

乙醇是工业和日常生活中非常有用的化学物质，广泛用作清洁燃料添加剂、溶剂和消毒剂。乙醇生产通常依赖于纤维素原料的发酵。开发具有工业潜力的乙醇生产新路线具有重要意义，从合成气开始研究人员已经实施了各种工艺。使用CO2作为原料特别有吸引力，因为它的显著优点包括易于获得和可再生，以及通过将其转化为有价值的化学品而消除温室气体CO2。然而，由于CO2的化学惰性，很难将CO2转化为乙醇。C = O键的有效断裂和所需化学品的选择性形成仍然具有挑战性。

研究人员开发了多种有效的CO2加氢催化剂；这些催化剂通常基于用金或铜、工业Cu/ZnO/ Al2O3、Ni-Ga、Zn-Zr、Mn-Co、Fe-Co、二氧化铈-二氧化钛。然而，这些催化剂提供甲醇作为主要产物。近年来，均相催化剂在CO2加氢制备C2+产物中有不错的选择性，但这些均相催化剂难以与反应体系分离和再生。多相催化剂易于再生，但是其性能还较低。负载型贵金属催化剂( Pd和Pt )因其催化碳-碳偶联反应的特殊能力，在CO2加氢反应中备受关注，这是碳C2+分子生产的重要步骤。然而，混合C2+醇产物的形成导致乙醇选择性有限。用廉价和丰富的过渡金属(如钴)替代稀有和昂贵的贵金属(众所周知，钴是碳-碳偶联反应(如费-托合成)的高效催化剂)将增强CO2加氢的可持续性。对于CO2加氢合成乙醇，潜在的实用和可持续路线需要使用丰富的金属催化剂并形成具有高选择性的乙醇，这是非常难以实现的。

近日，来自浙江大学的肖丰收教授、王亮副研究员和吉林大学的张伟教授联合在Angew. Chem. Int. Ed发表文章，题为：Selective Hydrogenation of CO2 to Ethanol over Cobalt Catalysts。研究人员报道了CO2在非贵金属钴催化剂(CoAlOx)上选择性加氢制乙醇，这为CO2转化为乙醇作为主要产物提供了重要进展。通过使用不同的预还原温度调节催化剂的组成，优化了CO2加氢制乙醇的效率；催化剂在600℃下还原，在140℃下乙醇选择性为92.1 %，乙醇时间产率为0.444 mmol·g-1·h-1。Operando FT - IR光谱表明，相对于CoAlOx催化剂， CO2加氢生产乙醇的关键转化步骤是中间体甲酸盐物种经过*CHx的插入形成乙酸盐，乙酸盐经进一步反应得到乙氧基。