ZrO2界面促进Ni5Ga3金属间化合物催化CO2加氢制甲醇的机制研究

本文揭示了Ni5Ga3/ZrO2界面通过d-π杂化增强CO2吸附并促进H2活化，使甲醇产率提升近10倍（STY达0.29 gMeOH gcat-1 h-1）。结合原位红外（DRIFTS）和理论计算，阐明界面诱导的*HCOO路径选择性机制，为设计高效CO2转化催化剂提供新思路。

　　

Highlight

金属间化合物-氧化物界面在CO₂加氢制甲醇中展现出关键调控作用。本研究发现Ni₅Ga₃/ZrO₂界面使甲醇生成速率比纯Ni₅Ga₃提升近10倍。通过原位光谱（in-situ spectroscopy）和理论计算证实：强界面相互作用促进H₂吸附并形成活性氢物种，同时界面Ni位点与CO₂的d-π杂化增强了CO₂吸附。该体系优先通过HCOO路径生成甲醇，而纯Ni₅Ga₃则因COOH路径导致副产物CO。

Conclusions

本研究设计并对比了ZrO₂和Al₂O₃负载的Ni₅Ga₃催化剂，发现Ni₅Ga₃/ZrO₂在300°C下甲醇时空产率（STY）达0.29 g_MeOH g_cat^-1 h^-1。其优异性能源于：①ZrO₂界面增强CO₂吸附能力；②促进H₂活化生成活性氢原子；③界面电子调控作用。该工作为开发温和条件下高效CO₂-甲醇转化催化剂提供了新策略。