揭示和调控二氧化碳（CO₂）直接加氢制高级醇（C₂₊OH）的复杂反应机理，尤其是关键的C-C偶联步骤，仍然是一个巨大的挑战。

基于此，上海科技大学孙予罕教授，王慧教授（共同通讯作者）等人通过设计精细的表面吸附-脱附反应、原位化学瞬态动力学和理论计算，阐明了Co₂C和CuZnAl多功能串联催化剂上的特定反应网络。

本文构建了稳定的Cu₆/ZnAl₂O₄(110)结构来模拟活性位点，吉布斯自由能（ΔG）和活化能（E_a）的计算表明，只有CO插入CH₂或CH₃的ΔG大于零，这证明了CO插入机理是不利的。

与CH₂-CH₂O偶联、CH₃-CHO偶联和CH₃-CH₂O偶联相比，CH₂-CHO偶联表现出最低的ΔG (−1.60 eV)和E_a (0.35 eV)。随后，R-CH₂CHO可以逐步加氢最终生成C₂₊OH。

本文通过多种原位表征手段，揭示了多功能串联催化剂上CO₂加氢制C₂₊OH的复杂反应机理。C₂₊OH生成的整个反应网络是CO₂在Co₂C上加氢生成的烯烃通过扩散到CuZnAl中被氢化或解离生成R-CH₂，然后R-CH₂在Cu/ZnAl₂O₄的界面位与CHO偶联，C₂₊OH的选择性得到显著提高。

Revealing and Regulating the Complex Reaction Mechanism of CO₂ Hydrogenation to Higher Alcohols on Multifunctional Tandem Catalysts. ACS Catal., 2023, DOI: 10.1021/acscatal.2c06245.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c06245.

计算内容涉及材料结构、掺杂、缺陷、表面能、吸附能、能带、PDOS、反应路径、OER、HER、ORR、自由能台阶图、火山理论、d带中心、电位、容量、电导率、离子扩散、过渡态+AIMD、HOMO/LUMO、电池材料、电解液、异质结、半导体等。