通过逆水煤气变换（RWGS）反应将CO₂转化为CO是碳循环领域的关键技术。三氧化钼（MoO₃）因催化活性高以及CO选择性接近100%，是极具潜力的前驱体催化剂，但其载体性质对催化过程的调控机制尚不明确。近期，天津大学/新疆大学化工学院马新宾和王勇等人在ENG. Chem. Eng.上发表论文，主要制备了负载于MgO、γ-Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂和CeO₂六种载体的MoO₃基催化剂并开展了系统研究。

多项表征结果证实：反应过程中MoO₃会原位碳化生成碳化钼（Mo₂C），碳化程度与催化活性呈正相关；金属氧化物-载体间的相互作用（MOSI）决定高活性相Mo2C的生成效率：MoO3与碱性载体（MgO、CeO₂）间强相互作用会生成稳定固溶体，抑制碳化反应；酸性和两性载体可保留MoO3晶相，使其高效碳化并展现优异的RWGS催化性能。所有催化剂中，MoO_xC_y/SiO₂的MOSI最弱，反应后表面Mo₂C含量最高，质量比活性最优。载体离子势可作为MOSI强度的描述值，而比表面积会对两性载体体系（γ-Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂）的相关性造成一定偏差。本研究建立了载体离子势与Mo基RWGS催化剂催化性能之间的构效关系，为高性能催化剂的载体筛选与设计提供了理论依据。

揭示原位碳化活性相，建立Mo₂C含量与催化活性的定量关联

实验证实商用MoO₃可在RWGS反应气氛中原位碳化生成高活性Mo₂C，无需额外的高温预碳化处理；结合隔绝空气的XPS半定量表征，明确了催化剂RWGS活性与表面Mo₂C含量呈线性正相关，为阐明Mo基催化剂“载体-Mo₂C含量-性能”之间的构效关系提供了直接证据，简化了催化剂制备流程。

提出MOSI理论，阐明载体酸碱性对Mo物种碳化行为的调控机制

聚焦于MOSI并完整揭示其对Mo物种碳化行为的决定性影响：酸性/两性载体MOSI弱，可保留易碳化晶相MoO₃；强碱性载体MOSI过强，生成钼酸盐固溶体，严重抑制碳化；结合动力学参数和CO-TPSR表征，进一步区分了两类完全不同的活性位点，阐明了载体酸碱性通过MOSI调控催化性能的理论机制。

构建载体筛选体系，配套MOSI调控优化策略

将载体阳离子的离子势作为MOSI强度定量描述符，建立“离子势-Mo₂C含量-CO₂转化率”三维关联，同时引入比表面积作为二级修正参数，有效解释了比表面积相近但活性不同的两性载体行为；此外，提出了低温焙烧策略用于调控MOSI强度，可有效抑制Ce-Mo固溶体生成，使Mo/CeO₂催化活性提升约5倍，为碱性载体Mo基催化剂性能优化提供了可行方案。

图1.隔绝空气转移测试反应后催化剂XPS图谱 (a) Mo 3d精细谱，(b) C 1s精细谱；(c) 由Mo 3d谱计算得到的表面Mo₂C含量与RWGS正向速率的关联曲线。

图2.不同钼负载量的动力学参数，包括CO₂反应级数、H₂反应级数、不同负载型钼基催化剂对应的阿伦尼乌斯曲线及表观活化能。

图3.不同负载型钼基催化剂的载体离子势φ、CO₂转化率与Mo₂C表面占比三者间的关联规律。

（来源：EngineeringJournals微信公众号）

相关论文信息：https://journal.hep.com.cn/fcse/EN/10.1007/s11705-026-2684-0