Zn基氧化物催化剂在CO₂加氢反应中表现出优异的选择性，但其活性通常较低，这主要是因为CO₂强吸附会抑制H₂活化。解决这一难题的常规策略是引入金属组分提供H₂活化位点。区别于此，近日，中国科学院大连化学物理研究所的慕仁涛研究员、傅强研究员团队通过气相迁移方法在锌铬尖晶石（ZnCr₂O₄）表面形成了单分散的ZnO_x覆盖层，开发了一种新型ZnCr₂O₄@ZnO_x活性界面催化剂，解耦了CO₂与H₂的竞争活化：ZnCr₂O₄表面和ZnO_x/ZnCr₂O₄界面提供CO₂吸附位点，而单分散ZnO_x提供H₂的均裂活化位点，形成稳定的金属–H物种（Zn–H）。

红外光谱实验证明，即使在CO₂存在的条件下，ZnCr₂O₄@ZnO_x也能有效地均裂活化H₂形成Zn−H，而纯ZnO和ZnCr₂O₄则无法实现这一过程。

ZnCr₂O₄@ZnO_x活性界面催化剂的双位点设计有效解决了逆水气变换反应（RWGS）中CO₂强吸附对H₂活化的抑制问题。在723 K时，ZnCr₂O₄@ZnO_x催化剂表现出33%的CO₂转化率和100%的CO选择性，稳定运行超过150小时。在此过程中，氢溢流（H-spillover）机制也发挥关键作用：H₂首先在ZnO_x表面活化，随后活性H物种溢流到CO₂吸附位点，并能够在室温加氢CO₂。

该研究构筑了ZnCr₂O₄@ZnO_x活性界面催化剂，解决了CO₂加氢过程中H2活化被抑制的难题，更重要的是揭示了双位点催化和氢溢流在加氢反应中的关键作用。这一发现为设计新型高效氧化物催化剂提供了新思路，有望在催化加氢过程中发挥重要作用。

Balancing CO2 Adsorption and H2 Activation on Confined ZnOx Species for CO2 Hydrogenation

Haoran Jia, Xiaohui Feng, Xiangze Du, Le Lin, Rentao Mu, Qiang Fu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202503319