近日，在合成气直接转化为低碳烯烃的催化剂研究领域，中国科学院大连化学物理研究所的包信和研究员与付强研究员团队取得了重要突破。他们发现，单分散ZnOₓ物种锚定在ZnCr₂O₄尖晶石表面，是这一转化过程中的关键活性位点。该研究成果已发表在《自然通讯》上，为合成气制低碳烯烃的催化剂设计提供了新思路。

研究团队证明，当ZnO颗粒与ZnCr₂O₄尖晶石颗粒物理混合并在合成气气氛中处理时，会经历还原-蒸发-锚定过程，形成单分散的ZnOₓ物质，均匀分布在尖晶石表面，负载量高达16.0 wt%(记为ZnCr₂O₄@ZnOₓ)。CO转化率和表面ZnOₓ负载量之间的线性相关性，证实了ZnOₓ覆盖层是活化H₂和CO的有效活性位点。

当ZnCr₂O₄@ZnOₓ催化剂与SAPO-34沸石结合使用时，展现出了高催化性能。具体而言，CO转化率达到了64%，轻质烯烃在总烃中的选择性为75%。此外，ZnOₓ覆盖层稳定地锚定在ZnCr₂O₄尖晶石上，有效抑制了反应过程中Zn的损失，并在100小时内保持了较高的稳定性。这一发现凸显了尖晶石表面与ZnOₓ覆盖层之间显著的界面限制效应，有助于稳定活性位点，提高催化性能。

付强教授表示：“我们的研究清楚地解释了界面限制如何增强催化活性，并为识别负载催化剂表面的活性位点提供了一种新方法。”这一研究成果不仅深化了对合成气制低碳烯烃反应机理的理解，还为开发更高效、更稳定的催化剂提供了重要的理论依据和实践指导。

更多信息： Xiaohui Feng 等，《ZnO x覆盖层限制于 ZnCr 2 O 4尖晶石上用于合成气直接转化为轻质烯烃》，《自然通讯》 (2025)。期刊信息： 《自然通讯》