The influence mechanism of surface oxygen site regulation on CO2 hydrogenation to methanol catalyzed by MoS2/MoO2

催化作用 化学 甲醇 煅烧 氧气 选择性 硫黄 活动站点 金属 无机化学 反应机理 兴奋剂 光化学 反应中间体 活化能 密度泛函理论 活性氧 氧原子
作者
Yongning Yuan,Tuo Guo,Jianli Zhang,Guangmin Ren,Yurong He,Qingxiang Ma,Qiang Yu,Qingjie Guo
出处
期刊:Nano materials science [Elsevier BV]
被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.nanoms.2025.11.002
摘要

The in-plane and edge sulfur vacancies (S v ) of MoS 2 serve as the active sites of CH 3 OH and CH 4 in CO 2 hydrogenation, respectively. However, edge sulfur vacancies are easily exposed, making it highly significant to inhibit their quantity and effectively promote methanol synthesis. In this study, we reported that MoS 2 /MoO 2 , obtained via calcination without metal doping or complex synthesis methods, undergoes structural rearrangement and active site regulation of MoS 2 . This modification not only significantly enhances the CO 2 conversion rate but also sharply reduces the sulfur vacancies at the edges of MoS 2 , enabling targeted control over CH 3 OH and CH 4 selectivity. Compared to pure MoS 2 , CO 2 conversion increased from 8.9 ​% to 13.5 ​%, while CH 3 OH selectivity rose dramatically from 2.5 ​% to 66.0 ​%. In-situ DRIFTS and DFT calculations demonstrate that CO 2 dissociates more readily at the edge oxygen vacancies of MoS 2 /MoO 2 , encountering a lower energy barrier, which accounts for the improved CO 2 conversion. The surface-bound CO∗ intermediates are formed and subsequently hydrogenated to species such as HCO∗. The formed CH 3 OH desorbs from the catalyst surface with lower energy, resulting in higher CH 3 OH selectivity. The catalyst exhibits excellent stability over 500 ​h and shows promising potential for industrial applications. This study provides theoretical insights and a novel research paradigm for designing highly active and selective Mo-based chalcogenide/oxide composites. It holds significant practical value for advancing the “double carbon” goal and facilitating energy structure transformation.
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