本文为综述论文（类型b），作者为Zhihang Lai、Yongjun Liu、Zhikuan Lin、Hairong Zhang、Fen Peng、Lian Xiong、Jian Li、Haijun Guo和Xinde Chen，通讯作者为Haijun Guo与Xinde Chen，其所属机构为中国科学院广州能源研究所、中国科学技术大学能源科学与工程學院以及盱眙凹凸棒石能源与环境材料研发中心。该文发表于 *Industrial & Engineering Chemistry Research*，2025年第64卷第18533–18552页，于2025年9月12日在线发表。文章主题是疏水策略（hydrophobic strategy）在CO和CO₂加氢制醇类与烃类反应中的研究进展，系统梳理了水在这一催化体系中的双重作用、疏水改性的主要策略、不同目标产物下的催化剂设计，以及催化劑与疏水剂结合方式对反应性能的影响，并对未来研究方向提出了展望。

本文的第一个核心观点是：水在CO和CO₂加氢反应中具有促进与抑制并存的双重角色，疏水策略的本质不是彻底消除水，而是对水在催化剂表面的吸附、脱附和传输行为进行动态调控。文章指出，水可以引发水煤气变换（water–gas shift, WGS）反应，从而提高H₂/CO比，有利于醇类和烃类生成；水还作为极性溶剂促进反应物和中间体扩散，在特定催化剂上可解离提供活性氢物种，并有助于铁基催化剂碳化形成FeCx和Co₂C等活性相。然而，过量水会占据活性位、抑制CO和H₂的吸附活化，引起活性相氧化、烧结和积炭，最终降低催化剂活性、选择性和稳定性。因此，疏水策略旨在通过改性催化剂表面或引入疏水组分，使水在活性中心附近的浓度维持在最有利于目标产物生成的范围内。

第二个核心观点是：当前用于CO和CO₂加氢的疏水策略可分为三类，即水煤气变换反应抑制、副产物水分离和微环境调控。水煤气变换抑制通过降低水分子与WGS活性位的可及性来减少CO₂副产物并提高碳利用效率；副产物分离通过促进水从催化剂孔道和反应区域快速脱除，保持活性位清洁和催化剂结构完整；微环境调控则通过优化关键中间体在活性位上的吸附构型和停留时间，实现对产物选择性的精细控制。文章通过对比图指出，与反应条件优化、光/电催化协同等方法相比，疏水改性可在较温和条件下延长催化剂寿命并提高目标产物选择性。常用的疏水剂包括氯三甲基硅烷（TMCS）、十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）、二甲基二氯硅烷（DMDCS）和全氟癸基三乙氧基硅烷（PFTS）等含硅或苯基化合物；这些试剂能在较高反应温度下保持疏水性，但成本高、工业化验证不足。

第三个核心观点是：在CO加氢制烃类方面，疏水改性对铁基和钴基催化剂均有显著作用，但其效果受到疏水壳层厚度与孔道结构的影响。Xu等开发的疏水FeMn@Si核壳催化剂在320 °C和2–3 MPa条件下实现了高达65%的低碳烯烃选择性，同时将CO₂和CH₄总选择性降至22.5%以下，稳定性超过100小时；其机制在于疏水壳层促进水快速脱附，抑制铁碳化物（FeCx）被氧化为Fe₃O₄，并抑制WGS反应。然而，过厚的SiO₂壳层会阻碍CO扩散、提高H₂/CO比，导致烯烃过加氢。Park等采用磷改性Al₂O₃形成类SiO₂的AlPO₄疏水层，在保持有序介孔的同时抑制WGS反应，并提高钴纳米粒子的分散度和C5+选择性，被认为是比疏水SiO₂更有前景的载体路线。此外，FeNa@Si-C与HZSM-5耦合的双功能催化剂可在抑制CO₂生成的同时提高C5–C11汽油馏分选择性至62.5%。

第四个核心观点是：在CO₂加氢制醇类方面，疏水策略不仅用于保护铜基催化剂免受水氧化，还可通过构筑富水纳米反应器来利用水的正面作用。对于Cu/ZnO基甲醇催化剂，Xu等发现硅烷化改性可保护Cu⁰或Cu⁺不被水蒸汽氧化，并抑制铜粒子长大；Kanomata等制备的ZnO/Cu@S-1疏水沸石包覆催化剂实现了超过1200 mg·gCu⁻¹·h⁻¹的甲醇时空收率。Li等将疏水性聚二乙烯基苯（PDVB）与Cu/SiO₂物理混合，发现PDVB促进水扩散、稳定Cu物种并降低反应活化能，虽然RWGS反应增强导致甲醇选择性略降，但优化PDVB用量可提高甲醇收率。Chen等则报道了一种反向策略：在Pd₂Ce催化剂外表面包覆疏水二氧化硅壳层，形成管状纳米膜“储水器”反应器，使原位生成的水在活性位附近富集；水或*OH吸附在双核Pd位点上抑制其迁移和团聚，在240 °C和3 MPa条件下实现接近100%的乙醇选择性，并稳定运行60小时以上。这表明疏水改性不仅能快速排水，还能在特定催化剂体系中主动利用水的稳定化作用。

第五个核心观点是：疏水剂与催化剂的结合方式对催化性能具有决定性影响，主要包括物理混合、硅基载体疏水改性和催化剂直接疏水改性。Li等和Fang等比较了分层床混合、颗粒混合和粉末混合三种物理混合方式，发现粉末混合对反应活性影响最大，颗粒混合次之，分层床混合几乎无影响；其根本原因在于疏水剂与催化剂的接触紧密程度决定了水分子在催化剂表面的浓度和迁移速率。Chen等进一步发现等体积颗粒混合最有利于水从FeZnNa催化剂表面扩散，而等质量颗粒混合因疏水SiO₂球体积过大而阻碍水扩散，等质量粉末混合则因超细颗粒堆积导致孔道堵塞和毛细凝聚增强，增加传质阻力。对于硅基载体疏水改性，疏水壳层通常具有外疏水内亲水的单向结构，可促进水向外扩散，但SiO₂并非理想的加氢催化剂载体，壳层过厚会降低催化活性。相比之下，磷改性Al₂O₃载体通过原位形成AlPO₄疏水层，无需额外引入疏水剂即可避免活性位覆盖和孔道堵塞，具有更好的应用前景。

第六个核心观点是：膜反应器作为一种反应器尺度的疏水策略，可通过原位除水打破热力学平衡并提高甲醇选择性。Raso和Tovar比较了多种沸石膜反应器，发现高铝含量的亲水性A型沸石膜性能最优，可提高CO₂转化率和甲醇收率；Yue等在LTA沸石膜表面沉积Cu–ZnO–Al₂O₃–ZrO₂催化剂，在260 °C和3.0 MPa下将CO₂转化率从固定床的21.9%提高到36.1%，甲醇选择性从67.3%提高到100%。Li等通过DFT计算证明水通过NaA沸石膜的能垒远低于H₂和CO₂，可实现水的选择性渗透，从而避免催化剂中毒和烧结。膜反应器兼具反应与分离功能，但其制备难度和成本仍然较高。

总体而言，本文的学术价值在于系统总结了疏水策略在CO和CO₂加氢制醇类和烃类中的最新进展，从水的作用机制、疏水改性方法、催化剂设计到结合方式等多维度进行了梳理和比较，为设计高性能、高稳定性的加氢催化剂提供了理论指导。其应用价值在于明确了磷改性铝基载体和疏水沸石耦合金属催化剂等具有工业化潜力的技术路线，并提出了开发低成本、耐高温、环境友好的疏水剂以及利用原位表征和机器学习加速催化剂优化等未来方向。文章所强调的“疏水不是简单除水，而是调控水迁移和利用水正面作用”的观点，对于理解水在非均相催化中的复杂角色具有重要启发意义。