在开发双功能氧化物-沸石（oxi{attr}3225{/attr}-zeolite）催化剂概念以应对合成气化学中的选择性挑战方面取得了重大进展。尽管科学界普遍认识到金属氧化物的缺陷位点对CO/H₂活化的重要性，但是其实际结构和催化作用仍然是不清楚。

基于此，中科院大连化学物理研究所包信和院士和潘秀莲研究员（共同通讯作者）等人报道了在ZnGaO_x尖晶石SAPO-34复合材料表面，乙烯酮-乙酸酯（乙酰基）中间体与不饱和金属物种、氧空位和锌（Zn）空位的配位，可以使合成气转化沿着高活性和选择性的途径向轻质{attr}3138{/attr}转化。

在文中，作者合成了具有相似成分但不同形态的ZnGaO_x尖晶石，阐明了不同缺陷位点在OXZEO催化合成气转化中对金属氧化物的催化作用。准原位PL、EPR和原位FT-IR揭示了ZnGaO_{x_NP}（纳米颗粒）更容易还原，从而产生配位不饱和Ga³⁺物种、氧空位和Zn空位。该表面有助于在CO/H₂活化过程中形成乙烯酮-乙酸酯（乙酰基）中间体，随后通过SAPO-34转化为轻质烯烃并取代反应平衡。

实验测试发现，轻质烯烃的选择性在49.3%的CO转化率下达到 5.6%，是单独使用ZnGaO_{x_NP}获得的选择性的9倍。仅含氧和Zn空位的ZnGaO_{x_F}（纳米薄片）催化CO/H₂活化生成甲酸盐，SAPO-34很难将甲酸盐转化为轻质烯烃，因为CO转化率仅为6.6%，轻质烯烃选择性仅为14.9%。

对于单独的ZnGaO_{x_F}和ZnGaO_{x_F}-SAPO-34复合材料，产品主要由CH₄和石蜡组成。尽管活性位点的详细结构和形成中间体的基本步骤仍需进一步研究，但这里的结果已经表明，可定制可还原金属氧化物的结构，以选择性地将合成气转化为增值化学品。这些发现也有望适用于CO₂加氢生产增值化学品和燃料。

Steering the reaction pathway of syngas-to-light olefins with coordination unsaturated sites of ZnGaO_x spinel. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-30344-1.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-30344-1.