第一作者：
Milad Ahmadi Khoshooei
通讯作者：
Omar K. Farha，Milad
Ahmadi Khoshooei
通讯单位：
美国西北大学
论文DOI：
https://doi.org/10.1126/science.adl1260
1、
全文速览：
研究意义：
CO
2
还原为CO的重要性。
挑战：
缺乏价格低廉、活性高、选择性好且稳定性优秀的催化剂。
催化剂制备：
通过简便且可规模化的方法制备了纳米晶立方相钼碳化物（α-Mo
2
C）。
催化剂性能：
在高空速下保持100%的CO
2
选择性；在600°C反应条件下暴露500小时以上仍能保持初始平衡转化率。
性能原因：
晶体学相纯度高、CO-Mo
2
C相互作用弱、存在间隙氧原子。
机理研究：
通过H
2
辅助的氧化还原机制进行。
研究发表：
成果发表于《Science》期刊，论文题目为“
An active, stable cubic molybdenum carbide
catalyst for the high-temperature reverse water-gas shift reaction
”，第一作者为Milad
Ahmadi Khoshooei。
2、 背景介绍：
通过蓝氢和绿氢转化CO
2
是一条前景广阔的
CO
2
利用途径，研究人员可以根据多种影响因素选择最终的转化产物。这些因素包括可再生能源和低碳氢的可用性，开发串联系统的潜力，以及最终产物的市场需求。其中，逆向水煤气变换（RWGS）反应生产CO备受关注，因为产生的CO或合成气（CO + H
2
）可用于构建串联催化系统，生产各种化学品。大多数合成气转化策略都是成熟的商业技术，凸显出CO和合成气的巨大价值。基于成本效益的分析显示，以CO为媒介的
CO
2
利用策略可能在其他替代方案中具有竞争优势。为了实现RWGS反应的商业化，所使用的催化剂必须满足多个关键标准。首先，技术经济评估表明，如果催化剂具有100%的CO选择性，该过程将在总体上呈现碳负值，并且可以避免由于甲烷生成导致的氢气损耗，同时简化下游的分离过程。此外，反应需要相对较高的操作温度（400至600°C）和高的H
2
/
CO
2
比，但通常会导致催化剂烧结和团聚，尤其在使用多组分铜基和贵金属基催化剂时更为明显。
近年来，以钼碳化物为代表的过渡金属碳化物显示出巨大潜力。这些材料不仅组分丰富，而且具备类似贵金属的催化行为。然而，钼碳化物材料的合成要么复杂，要么需要贵金属才能实现特定的活性相。在合成过程中，研究人员需要控制最终产物的晶体学相，并尽量减少碳沉积。为了满足这些要求，需要采用多步制备工艺，但这种合成路径难以规模化。单一组分的钼碳化物作为RWGS催化剂时，其选择性较低，在反应条件下稳定性也较差，而且这些额外组分可能在高温下发生烧结。
3、 图文解析：
图
1. 催化剂合成过程的示意图及其在逆水煤气变换反应中的性能。
催化剂合成：
在为期两天的实验中，
作者在
500°C的温度下于氢气环境中利用(NH
4
)
6
Mo
7
O
24
·4H
2
O和蔗糖（作为碳源）进行碳化反应，成功合成了纯度较高的α-Mo
2
C催化剂。
