Nature子刊：常压亦能反应！RuCo单原子合金实现光催化CO加氢制液体燃料

近年来，光驱动的Fischer–Tropsch合成反应(FTS)作为一种高效节能的高附加值化学品制备技术引起了人们的广泛关注。高附加值的C₅₊烃类液体燃料的合成是FTS研究的一个有价值但具有挑战性的目标，并且热和光热FTS都需要相对苛刻的条件，通常是高压(2-5MPa)。因此，设计和制备在接近环境压力(低于0.5 MPa)下的光驱动CO加氢催化剂以制备C₅₊碳氢化合物液体燃料具有重要意义。

近日，中科院理化技术研究所张铁锐和李振华等在面心立方(fcc)Co纳米颗粒中成功制备了具有原子分散Ru中心的氧化铝负载的RuCo单原子合金催化剂(Ru₁Co-SAA)。

具体而言，研究人员以Ru₁CoAl-LDH纳米片材为原料，在650°C下进行氢还原合成了Ru₁Co-SAA，并且其在紫外-可见光(UV-Vis)照射下表现出优异的光催化CO加氢制C₅₊液体燃料性能。在UV-Vis照射(1.80 W cm⁻²)和近环境压力(0.5 MPa)下，Ru₁Co-SAA表现出58.6%的CO转化率(CO周转频率TOF为0.114 s⁻¹)和显著的C₅₊选择性(75.8%)，优于基于氧化铝负载的Co纳米颗粒(Co-NP)或RuCo纳米合金(Ru_nCo-NA)催化剂。

更重要的是，Ru₁Co-SAA在低压下的性能与在更高压力(通常高于2 MPa)下工作的最先进的Co基、Ru基和RuCo合金FTS催化剂相当。

化学吸附实验和密度泛函理论(DFT)计算表明，Ru₁Co-SAA中的Ru−Co配位促进了CO的活化和CH_x*中间体的C−C偶联反应，从而实现了有效的光催化CO加氢活性和C₅₊选择性。

此外，在Ru₁Co-SAA上形成具有高不饱和度的C₂*中间体有利于C−C偶联产生长链烃(与含有Co-NP或Ru_nCo-NA的参考催化剂相比)。总的来说，该项工作是第一个在环境和近环境压力(0.1-0.5 MPa)下光催化CO加氢高选择性制备C₅₊液体燃料的研究，这有利于推动未来在温和压力(包括大气压力)下产生有价值的液体燃料的进一步发展。

Ruthenium-cobalt Single Atom Alloy for CO Photo-hydrogenation to Liquid Fuels at Ambient Pressures. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-37631-5

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Nature子刊：常压亦能反应！RuCo单原子合金实现光催化CO加氢制液体燃料

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