氧化物-沸石(OXZEO)工艺利用氧化物和沸石作为直接合成气转化的双功能催化剂福盈策略，克服了传统Fisher-Tropsch合成工艺固有的Anderson-Schulz-Flori分布带来的限制。
据报道，在OXZEO工艺中，许多氧化物催化剂用于合成气转化为轻质烯烃，包括ZnO、ZnCrOx、ZnZrOx、ZnO/ZrO2、ZnAlOx、MnOx、ZnGaOx和MnGaOx。其中，ZnCrOx在CO/H2活化方面表现出优异的能力，被证明是最活性的氧化物之一。
尽管ZnCrOx被广泛认为是控制整体活性的关键，但活性相仍然是一个持续争论的话题。尽管在理解表面活性相方面取得了重大进展，但反应过程中活性结构的精确构建和结构演化的良好控制仍然是核心挑战。
近日，中国科学院大连化物所包信和和傅强等证明ZnO和ZrCr2O4颗粒混合物的合成气处理诱导ZnO扩散，在ZnCr2O4尖晶石表面形成ZnOx覆层。
在这个过程中，ZnO还原为金属Zn，然后通过气相迁移，并被ZnCr2O4表面OH基团再氧化，形成单分散的ZnOx物种福盈策略，其扩散阈值为16.0 wt%。
当ZnO负荷接近16.0 wt%时，这些ZnO物种以ZnOx单层的形式覆盖在ZnCr2O4尖晶石表层，厚度为0.3 nm。通过这种独特的还原-蒸发-锚定过程，可以很好地构建表面活性位点密度高的催化剂，并且可以清楚地了解这些表面位点的作用。
形成的ZnCr2O4@ZnOx与SAPO-34分子筛结合后，在合成气转化为轻烯烃的过程中，CO转化率达到64%，轻烯烃选择性达到75%。ZnOx层有效地锚定在ZnCr2O4尖晶石上，这抑制了反应过程中ZnO的过度还原和Zn的损失，表现出超过100小时的高稳定性。
同时，在氧化物催化剂中阐明了H2/CO在活性位点的活化机理。单分散ZnOx层有助于H物种的稳定，并促进CO的吸附和活化，从而为高效合成气转化提供活性位点。
综上，该项工作强调了在实际催化体系中对表面活性位点进行原子水平分析的重要性，从表面科学研究的角度确定了反应机理。此外，目前对活性位点和反应机理的认识可以启发进一步研究合成气在其他复合氧化物体系中的转化，为高效氧化物催化剂的合理设计和优化提供至关重要的指导。
ZnOx overlayer confined on ZnCr2O4 spinel for direct syngas conversion to light olefins. Nature Communications, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-58951-8
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