化石燃料的广泛使用导致了CO₂的大量排放，这会加速全球变暖的进程并带来更严重的生态灾难。在这样的背景下，通过热催化CO₂加氢的方式，将CO₂转化为CO、甲烷、甲醇、高碳烃类等能源物质便成为了一条减少CO₂排放、实现CO₂再利用的有效途径。科学界经过广泛的研究后，发现了铁基催化剂具有较高的CO₂转化率以及突出的C₂₊烃类产物选择性，同时，多种过渡金属助剂和碱金属助剂被引入研究，其中Zn的引入会生成具有尖晶石结构的ZnFe₂O₄，这可以提高催化剂的稳定性，并增加CO₂的转化率。基于以上的基础，当前碱金属的引入对ZnFe₂O₄基催化剂活性的提高已有较多的研究，但过渡金属引入到ZnFe₂O₄中用于CO₂加氢仍需进行系统的探索。

针对以上现状，南京信息工程大学蔡炜课题组通过简单的有机燃烧法制备了一系列过渡金属(Co、Cu、Ni、Mn)掺杂的蜂窝状结构ZnFe₂O₄催化剂，并测试评价了所有催化剂的CO₂加氢性能，旨在探究过渡金属引入ZnFe₂O₄后对催化活性带来的影响，同时利用XRD、XPS、SEM、TEM、BET、H₂-TPR、CO₂-TPD、理论计算等多种表征手段建立了这些催化剂的结构-活性关系。结果表明，过渡金属大部分分散在ZnFe₂O₄表面，少部分以替代形式掺杂到ZnFe₂O₄晶体结构中，过渡金属的引入会增加ZnFe₂O₄的BET比表面积，但对其形貌影响不大。在催化剂的CO₂加氢测试中，除了Mn的引入会产生负作用外，Co、Cu、Ni的引入均可以提高催化剂的各项性能指标，其中Co掺杂的ZnFe₂O₄催化剂具有最高的CO₂转化率、C₂₊选择性、C₂-C₄时空产率和烯烷比，数值分别为42.12%,81.26%, 34.64mmol·g_cat^-1·h^-1和0.4，XRD和XPS结果表明这是因为Co可以提高催化剂的Fe-C含量，从而同时促进CO₂加氢过程中的RWGS反应和F-T合成，此外，理论计算证实了引入的Co还可以作为额外的活性中心来促进CO₂的活化和解离。

本研究内容和研究结论将为热催化CO₂加氢催化剂的开发提供新的实验依据和理论指导。