我室能源与环境小分子催化研究中心（509组群）邓德会研究员、于良副研究员团队与厦门大学王野教授团队合作在合成气（CO/H2）直接制高碳醇（C2+OH）研究中取得新进展。合作团队利用钾修饰的富边结构硫化钼催化剂（ER-MoS2-K），实现了高活性、高选择性一氧化碳（CO）加氢制C2-4OH，为催化剂活性中心纳米结构与微环境的理性设计提供了借鉴。
高碳醇被广泛用作化工原料、燃料、燃料添加剂和溶剂等。CO加氢制高碳醇是煤、天然气和生物质等非石油基碳资源的高值化转化的重要途径之一。该反应涉及两个关键步骤：C-O断键和C-C偶联。对两个步骤的精准调控是实现高活性、高选择性CO加氢制高碳醇的关键，但却具有挑战性。
邓德会团队长期致力于能源与环境小分子的催化转化研究，前期在小分子催化转化制高值化学品的研究中取得了系列进展（Nat. Catal.，2023；Nat. Catal.，2023；Nat. Synth.，2023； Nat. Catal.，2021；Nat. Commun.，2021；Nat. Nanotechnol.，2016）。在此基础上，该团队与王野团队合作，基于纳米孔道限域MoS2生长机制，合成了钾助剂修饰的、具有丰富边结构且尺寸均一的二维MoS2纳米片阵列催化剂，其在240℃、50bar下，实现了17%的CO转化率和45.2%的高碳醇选择性。合作团队通过调变MoS2的边/面比，可实现产物中C2-4OH/CH3OH比例从1/2.4逆转为2.2/1，并且高碳醇产物中C2-4OH的占比超过99%。机理研究显示，边硫空位比面内硫空位具有更高的C-O断键和C-C偶联活性，促进了碳链增长；钾助剂通过与醇羟基的静电作用，促进了醇分子的脱附，两者结合实现高活性、高选择性CO加氢制C2-4OH。该工作为开发新型CO加氢催化剂提供了新思路。
相关研究成果以“Edge-rich molybdenum disulfide tailors carbon-chain growth for selective hydrogenation of carbon monoxide to higher alcohols”为题，发表在《自然—通讯》（Nature Communications）上。上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院B类先导专项“功能纳米系统的精准构筑原理与测量”、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。（文/图 胡景庭、魏泽宇、于良）
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42325-z
