我室袁友珠教授课题组在合成气催化转化制低碳醇领域取得重要进展。相关成果以“Dynamic carbon overlayered CuCo alloy promotes syngas to higher alcohols”为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）期刊（https://doi.org/10.1038/s41467-026-78203-7）。

低碳醇是重要的化工原料和潜在的清洁燃料，在化工生产及可持续能源领域具有广泛的应用前景。利用合成气制低碳醇是实现煤炭、生物质等碳资源高效转化的重要途径。然而，其反应过程涉及复杂的碳链增长和含氧官能团调控过程，传统催化剂普遍存在低碳醇选择性低、烷烃副产物多及催化剂不稳定等问题。因此，如何通过催化剂结构设计调控反应路径，实现低碳醇的高选择性合成并维持催化剂的长期稳定性是该领域亟待解决的关键科学问题。

针对上述问题，研究团队提出利用动态石墨碳层调控催化剂表面反应的新策略，通过原位碳化构建了以Mo₂C为基体、表面覆盖石墨碳层的CuCo合金催化剂。研究发现，石墨碳层并非传统意义上的惰性保护层，而是能够在反应过程中动态参与催化反应。碳层中的缺陷位点可在反应条件下生成活性CH_x物种，并与CO衍生中间体发生碳碳偶联，从而促进碳链增长及含氧产物的生成。进一步的同位素追踪实验和理论计算表明，石墨碳层中的消耗的碳物种能够在反应过程中由CO补充，实现动态碳循环。碳层衍生的CH_x物种与CO衍生的中间体形成不对称极化的偶联对，有效降低了CO插入能垒，促进低碳醇生成并抑制烷烃形成。此外，石墨碳层的疏水特性有效抑制水煤气变换反应，从而降低CO₂副产物的生成，并有效保护CuCo合金免于氧化和相分离，从而提升了催化剂的稳定性。

催化性能测试表明，该催化剂在240 °C、3.0 MPa的反应条件下，高价值产物（醇类和烯烃）的选择性达到80%，其中低碳醇选择性接近59%，烷烃选择性仅约10%。在CO转化率达到80%的条件下，醇烯产物收率约为文献报道催化剂的4倍。该催化剂连续运行300 h仍能保持良好的催化性能，经过6个月储存后，进一步连续反应200 h，依然表现出良好的稳定性。该研究揭示了表面碳物种在合成气转化过程中的动态催化作用，为通过调控金属与碳层界面结构实现高选择性含氧化合物合成提供了新的思路。

我室郑建伟教授和袁友珠教授为该论文的通讯作者，刘佳博士为论文的第一作者。本研究工作还得到了表界面化学全国重点实验室、能源材料化学协同创新中心和北京化工大学等单位的参与支持。该工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-78203-7