最新研究揭示了二氧化碳氢化的新机理，强调了原位技术在揭示催化剂工作原理中的关键作用。研究团队由Marc Ziemba和Christian Hess领导，来自德国达姆施塔特工业大学，他们的论文揭示了In2O3纳米颗粒表面和体相逆水煤气变换反应(rWGSR)的氧化还原过程。这一发现不仅对In2O3，也对其他可还原氧化物催化剂的活性有重要影响。
在这一研究中，科学家通过与温度相关的原位操作紫外可见光谱和热粉末催化剂的新型原位操作阻抗方法，系统地解决了In2O3在反应条件下的还原行为。研究发现，CO2氧化可能是rWGSR的速率决定步骤，与氧化还原过程一致，其中，含氢表面物质对反应有促进作用。研究结果突出了除了表面过程外，氧/氢动力学对活性的显著影响，对理解CO2转化为CO并进一步生成液体燃料的整个过程至关重要。
基于In2O3的催化剂在CO2活化方面表现出优异性能，例如在甲醇合成、直接生产液体燃料或逆水煤气变换反应(rWGSR)中。rWGSR与能源产业和化学工业密切相关，因为CO2可以转化为CO，然后加氢生成液体燃料或作为化学过程的原料。通过使用双功能催化剂，这种方法可以满足不断增长的能源需求，同时减少燃烧化石燃料排放的大量二氧化碳。
理论研究已经解决了In2O3上CO2加氢问题，强调了氧空位的重要性。实验研究进一步证实，表面铟氧化物种有利于氧化铝负载的c-In2O3上的氢异裂解离，与表面氢化铟和羟基的形成相关。对In2O3-CeO2催化剂的研究强调了In2O3中的氧空位对CO2转化的重要性。立方In2O3已被证明比六方In2O3更适合rWGSR，通过增强H2的解离吸附、促进氧空位的形成并增强吸附和活化CO2的能力。
尽管In2O3在热rWGSR（≥200°C）中的机理研究数据仍然有限，特别是在表面化学和次表面/体积动力学方面，这可能是因为In2O3吸收特性导致IR和拉曼光谱存在局限性。然而，原位操作技术的应用，如紫外-可见光谱、阻抗谱、拉曼光谱、XPS和UPS，为深入理解c-In2O3上的rWGSR机理提供了重要工具。
基于实验和理论研究结果，研究团队提出了一种在c-In2O3上的rWGSR机理图，揭示了反应过程中氧化还原行为的复杂性。这一发现对于了解In2O3上CO2加氢和其他相关催化过程具有直接相关性，并强调了基于可还原氧化物材料的催化剂的重要性日益增加，预计会对更广泛的催化领域产生积极影响。
