CO2加氫反應(yīng)是低碳化學(xué)中的重要反應(yīng)，通過合成燃料和化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)人工碳循環(huán)。在實(shí)際催化過程中，各種各樣的反應(yīng)路徑可能共同存在，極大限制了目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。因此，優(yōu)化CO2加氫反應(yīng)路徑是調(diào)控目標(biāo)產(chǎn)物選擇性和反應(yīng)活性的重要策略。

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心和化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)與上海光源公司合作，通過構(gòu)筑負(fù)載在金屬有機(jī)框架MIL-101上的Pt單原子催化劑，發(fā)現(xiàn)Pt單原子在CO2加氫反應(yīng)中會(huì)形成Pt-OH活性中心體，該活性中心體中的H原子能夠作為氫源直接加成到CO2的C端生成HCOO*中間體。HCOO*中間體不易生成CO，而易于加氫生成甲醇。而Pt顆粒在CO2加氫反應(yīng)中會(huì)形成Pt-H活性中心體，該活性中心體中的H原子會(huì)加成到CO2的O端生成COOH*中間體，COOH*中間體易于脫羥基生成CO。因此，采用Pt單原子催化劑，在3.2 MPa和150 ℃的條件下，甲醇選擇性高達(dá)90.3%，遠(yuǎn)高于相同條件下Pt顆粒作用下甲醇的選擇性(13.3%)。

該研究工作闡述了金屬-配體相互作用在CO2加氫反應(yīng)中的調(diào)控機(jī)制，為更好地理解單原子催化機(jī)理提供借鑒，同時(shí)也為優(yōu)化CO2加氫路徑從而提高制甲醇的活性和選擇性開拓視野。