近日，我室黄延强研究员、张涛院士团队在调控费托合成反应中CO解离的作用机制方面取得进展，研究发现：在还原过程中Ru纳米颗粒(NPs)上形成的TiO_x覆盖层可直接参与C-O键的解离，从而显著提高其在费托合成反应的活性。

　　费托合成反应可以将非石油资源（煤、天然气、生物质等）经合成气转化为具有高附加值的燃料或化学品，为发展替代能源提供了一条技术路线。在费托合成反应中，CO解离并进一步加氢形成CH_x中间物种的步骤至关重要，通常发生在Fe、Co、Ru金属表面，其中金属Ru表现出最优的反应性能。然而，Ru基催化剂存在明显的粒径效应，8 nm左右的Ru NPs才具有较高的费托反应活性，这严重降低了贵金属Ru的利用效率。开发高分散、高活性的Ru基费托合成催化剂具有重要的意义。

　　该团队利用金红石型RuO₂与TiO₂晶型相同、晶格匹配度高的特点，成功合成了高分散、高稳定的Ru/TiO₂催化剂，其中Ru NPs粒径仅为2 nm左右，经600 ℃高温还原处理后粒径未发生明显变化。该团队通过改变催化剂的还原温度，实现了金属-载体强相互作用程度的可控调节，获得了具有不同金属-载体界面结构的Ru/TiO₂催化剂。研究表明，在适宜的金属-载体界面协同作用下，约2 nm的Ru NPs可以在温和条件下（160 ℃）表现出优异的费托反应活性，其TOF值是目前文献报道的最高值。通过多种表征技术并结合理论计算发现：利用金属-载体强相互作用形成的TiO_x覆盖层可直接参与C-O键的解离，从而显著提高了Ru基催化剂的费托反应活性。本工作不仅揭示了金属-载体强相互作用在费托合成反应中的催化作用机制，还为其他高分散金属催化剂的设计提供了新思路。

　　该研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。本工作得到国家重点研发计划“纳米科技”重点专项项目、国家杰出青年科学基金项目、中国科学院战略性先导科技专项B“功能纳米系统的精准构筑原理与测量和中国科学院青年创新促进会项目等的资助。（文/图 张亚茹、杨小峰）