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采用反應耦合研究思路設計雙功能催化劑可以實現(xiàn)CO、CO2和CH4等碳一小分子高選擇性制備清潔液體燃料和高值化學品，具有廣闊的應用前景。雙功能催化劑的催化性能不僅由各功能組分的物化性質(zhì)決定，還取決于功能組分之間的相互作用。

研究團隊選擇四種典型甲醇合成氧化物催化劑，即In2O3、ZnO、Cr2O3、ZrO2，通過物理混合的方式與H-ZSM-5組合構(gòu)建研究模型，首次將雙功能催化劑中的元素遷移現(xiàn)象可視化。利用HAADF-STEM技術揭示了雙功能催化劑在反應過程中各功能組分的動態(tài)演變過程；通過對反應前后的雙功能催化劑進行詳細的表征，闡述了雙功能催化劑酸性變化與催化劑催化性能之間的聯(lián)系。

研究發(fā)現(xiàn)一價金屬比高價金屬更容易遷移。In+或[ZnOH]+均能中和H-ZSM-5的大部分質(zhì)子酸位點。金屬在沸石上的遷移可能是在高溫和反應氣氛的驅(qū)動下在載體表面自發(fā)分散的結(jié)果。研究結(jié)果表明，金屬遷移也是設計復合催化劑時一個需要考慮因素，每種金屬的遷移性質(zhì)決定了最終雙功能催化劑不同功能組分的集成方式。

王野課題組致力于碳一分子和生物質(zhì)的高效活化和選擇轉(zhuǎn)化，圍繞如何實現(xiàn)催化反應選擇性調(diào)控這一關鍵科學難題，發(fā)展新方法和新過程。近年，在合成氣、CO2、CH4和甲醇等小分子的選擇轉(zhuǎn)化方面，取得了一系列重要研究進展(Nat. Catal. 2021, 4, 242；Nat. Commun. 2021, 12, 1；Nat. Commun. 2020, 11, 827; Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 3193; Nat. Commun. 2019, 10, 892; Nat. Catal. 2018, 1, 787; Nat. Commun. 2018, 9, 1181; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 12012; Chem, 2017, 3, 334; Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 4725)。

該論文第一作者為博士后王禹皓和碩士研究生王根源，廈門大學王野教授、成康副教授和烏特勒支大學Krijn P. de Jong教授為共同通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃（2019YFE0104400）、國家自然科學基金（ 91945301、22072120）等項目的資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202107264