最新研究揭示了二氧化碳氫化的新機理，強調了原位技術在揭示催化劑工作原理中的關鍵作用。研究團隊由Marc Ziemba和Christian Hess領導，來自德國達姆施塔特工業大學，他們的論文揭示了In2O3納米顆粒表面和體相逆水煤氣變換反應(rWGSR)的氧化還原過程。這一發現不僅對In2O3，也對其他可還原氧化物催化劑的活性有重要影響。在這一研究中，科學家通過與溫度相關的原位操作紫外可見光譜和熱粉末催化劑的新型原位操作阻抗方法，系統地解決了In2O3在反應條件下的還原行為。研究發現，CO2氧化可能是rWGSR的速率決定步驟，與氧化還原過程一致，其中，含氫表面物質對反應有促進作用。研究結果突出了除了表面過程外，氧/氫動力學對活性的顯著影響，對理解CO2轉化為CO并進一步生成液體燃料的整個過程至關重要。基于In2O3的催化劑在CO2活化方面表現出優異性能，例如在甲醇合成、直接生產液體燃料或逆水煤氣變換反應(rWGSR)中。rWGSR與能源產業和化學工業密切相關，因為CO2可以轉化為CO，然后加氫生成液體燃料或作為化學過程的原料。通過使用雙功能催化劑，這種方法可以滿足不斷增長的能源需求，同時減少燃燒化石燃料排放的大量二氧化碳。理論研究已經解決了In2O3上CO2加氫問題，強調了氧空位的重要性。實驗研究進一步證實，表面銦氧化物種有利于氧化鋁負載的c-In2O3上的氫異裂解離，與表面氫化銦和羥基的形成相關。對In2O3-CeO2催化劑的研究強調了In2O3中的氧空位對CO2轉化的重要性。立方In2O3已被證明比六方In2O3更適合rWGSR，通過增強H2的解離吸附、促進氧空位的形成并增強吸附和活化CO2的能力。盡管In2O3在熱rWGSR（≥200°C）中的機理研究數據仍然有限，特別是在表面化學和次表面/體積動力學方面，這可能是因為In2O3吸收特性導致IR和拉曼光譜存在局限性。然而，原位操作技術的應用，如紫外-可見光譜、阻抗譜、拉曼光譜、XPS和UPS，為深入理解c-In2O3上的rWGSR機理提供了重要工具。基于實驗和理論研究結果，研究團隊提出了一種在c-In2O3上的rWGSR機理圖，揭示了反應過程中氧化還原行為的復雜性。這一發現對于了解In2O3上CO2加氫和其他相關催化過程具有直接相關性，并強調了基于可還原氧化物材料的催化劑的重要性日益增加，預計會對更廣泛的催化領域產生積極影響。