Nature子刊：N原子掺杂Co纳米片增强CO2催化加氢！

CO ₂ 催化加氢可以转化为甲烷、甲醇、汽油等有用化学品。 CO2 资源化利用不仅有助于人类摆脱对化石燃料的依赖，亦有助于减缓日益严重的温室效应。

问题在于：具有高催化活性的低成本催化剂，尚不可得！

有鉴于此，中国科学技术大学 Jie Zeng 课题组报道了一种 N 原子掺杂非贵金属 Co 纳米片策略，有效增强了 CO ₂ 催化加氢性能！

图 1. Co ₄ N 纳米片表征

研究人员将 Co 纳米片置于 400 ℃高温下，然后通入 NH ₃ ，得到 N 原子掺杂到 Co 纳米片： Co ₄ N 纳米片。 Co ₄ N 纳米片在浆态反应器中催化 CO ₂ 加氢的 TOF 为 25.6 h ^{− 1} （ 32 bar ， 150 ℃），是未经过 N 原子掺杂的 Co 纳米片的 64 倍。 Co ₄ N 纳米片的活化能为 43.3 kJ mol ^{− 1} ，不足 Co 纳米片的一半。

图 2. Co ₄ N 纳米片催化 CO ₂ 加氢性能

机理研究表明， Co ₄ N 纳米片在 H ₂ 气氛下吸附 H 原子，发生重构，变成 Co ₄ NH _x ；吸附的 H ₂ O* 会对 N-H 原子进行活化而加速氢化反应的发生；而 N-H 原子和 CO ₂ 直接反应，生成中间产物 HCOO* ，