双金属催化剂协同调控CO2-乙烷转化路径实现碳纳米管形态可控合成

针对CO2转化过程中催化剂易失活的技术瓶颈，研究人员开发了CoFe双金属催化体系，通过调控Co/Fe比例实现碳纳米管(CNT)形貌定向调控（圆柱状/竹节状），产量较单金属催化剂提升10倍。该研究为CO2封存与高值纳米材料合成提供了创新策略。

　　

这项突破性研究揭示了双金属催化剂在碳纳米管(CNT)合成中的精妙调控机制。当二氧化碳(CO₂)邂逅乙烷(C₂H₆)，钴铁(CoFe)双金属催化剂如同分子级别的建筑师——钴(Co)富集时形成面心立方(fcc)合金，催化生成规整的圆柱状CNT；而铁(Fe)含量升高则诱导体心立方(bcc)合金向碳化物转变，孕育出独特的竹节状结构。

密度泛函理论(DFT)计算展现了原子尺度的协同效应：相邻的Fe-Co原子对如同精密调控器，通过调节一氧化碳(CO)和碳氢化合物(C_xH_y)的吸附行为，巧妙平衡了CO歧化(Boudouard反应)与乙烷裂解两条关键路径。这种"双金属共舞"使CNT产量实现数量级飞跃，较传统单金属催化剂提升达10倍。

研究不仅为温室气体资源化利用开辟新途径，更建立了催化剂组分-结构-性能的精准调控范式。生成的CNT因其卓越稳定性成为理想的碳封存载体，相较于易分解的液态燃料，这些固态纳米材料可将碳元素锁定数百年，同时满足航空航天、电子器件等高端应用需求。这项技术突破标志着CO₂转化领域从单纯减排迈向"变废为宝"的新纪元。