最近发表在《中国科学化学》杂志上的研究探索了ZnO-Cu界面催化中的活性铜结构。进行了许多实验，包括催化剂制备、结构表征、催化性能评估和DFT计算。

使用具有明确Cu晶面的各种Cu纳米晶(NC)和相应的ZnO/CuNCs反相催化剂，Cu{110}晶面被证明是CO2加氢制甲醇中ZnO-Cu界面催化最活跃的晶面，具有明显的活化作用能量低至25.3±2.6kJ/mol，而Cu{100}面是ZnO-Cu界面催化和RWGS反应中Cu催化最活跃的面。

同时，虽然ZnO-Cu界面比Cu表面更能催化RWGS反应，但在CO2加氢作用下，RWGS反应主要发生在ZnO/Cu反相催化剂的裸露Cu表面，而不是ZnO-Cu界面上。至甲醇反应条件。

该研究由黄伟新教授(中国科学技术大学精密与智能化学重点实验室)、张文华教授(中国科学技术大学精密与智能化学重点实验室)和吴宗芳博士(中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心)。

“具有明确结构的均匀催化纳米晶体在工作条件下的多相催化基础研究中表现出了巨大的潜力。Cu-ZnO基催化剂已被广泛研究用于催化CO2加氢生成增值甲醇，其中甲醇选择性，然而，它受到伴随的RWGS反应的限制，”黄说。

“使用基于Cu单晶的模型催化剂，Cu和ZnO/Cu催化剂在CO2加氢生成甲醇和RWGS反应中的催化性能被证明敏感地依赖于Cu晶面，但测得的CO形成速率为2与Cu-ZnO基粉末催化剂的催化性能相比，比相应的CH3OH形成速率高三个数量级。”

“为了解决粉末催化剂和单晶模型催化剂之间的争议，我们对具有明确Cu晶面的CuNCs和相应的ZnO/CuNCs反相催化剂在典型CO2条件下进行了实验和理论计算相结合的研究加氢为甲醇和RWGS反应。”

ZnO-Cu界面催化CO2加氢制甲醇和RWGS反应的活性Cu晶面的研究结果不仅加深了对ZnO-Cu界面催化结构敏感性的基本理解，而且提示了Cu纳米粒子的{110}晶面工程在Cu-ZnO基催化剂中最大限度地减少暴露的裸铜表面是一种有前景的策略，可以制造用于低温下CO2加氢生成甲醇的高活性和选择性催化剂。

从动力学角度来看，Ea值非常低，约为25.3kJ/mol，ZnO-Cu{110}界面上的甲醇合成反应在低温下很容易进行，而具有高势垒表面的RWGS反应在热力学上则不然，较低的反应温度有利于是放热的甲醇合成反应，而不是吸热的RWGS反应。

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