无载体铁纳米颗粒催化CO?加氢制轻烯烃：合成方法、相演变与表面相分布的协同调控

《Hydrogen》：Synthesis-Dependent Phase Evolution and Catalytic Behavior of Unsupported Iron Catalysts for CO2 Hydrogenation to C2-C4=

　　铁基催化剂因成本低廉、资源丰富，且能够形成参与RWGS-FTS路径的氧化相和碳化相，而广泛应用于CO?加氢制轻烯烃的研究中。然而，载体和助剂可能会掩盖铁相演变过程中铁的内在作用。本研究合成了具有不同形貌、组成和结构特征的无载体Fe纳米颗粒，对其进行CO预处理，并评估其在CO?加氢制C?-C?烯烃中的性能。通过考察其比表面性质、结构、氧化还原特性及表面性质，将合成方法引起的差异与相演变及催化性能联系起来。CO预处理在所有样品中均形成了碳化铁相，但催化行为存在显著差异，表明活性态不能仅由体相组成来描述。氧化铁纳米多面体（Fe-NP）实现了41.6%的CO?转化率、27.7%的最高C?-C?烯烃选择性和11.5%的最高轻烯烃产率。表面分析显示，碳化相和氧化相Fe物种的相对贡献存在显著差异，表明催化性能取决于活化与反应过程中建立的表面相分布。正如文献中提出的，Fe?O?与FexCy物种的共存似乎有利于RWGS及后续的Fischer-Tropsch反应路径。CO?-TPD进一步表明，最大CO?吸附量与优异的催化性能并不对应，凸显了合成结构、表面组成以及还原-碳化行为的共同影响。