合成气（CO+H₂）催化转化为乙醇为主的碳二及以上（C₂₊）含氧化合物是非石油资源清洁高效利用的重要途径之一，可保证能源和化工原料来源的多样化。尤其是乙醇，可以提供与汽油相当的化学能，被认为是液体化石燃料的最佳替代品。Rh催化剂同时拥有良好的CO解离和插入能力，因此成为了CO加氢制C₂₊含氧化合物领域的研究热点。

但CO加氢具有复杂的反应路径，产物种类较多，要高选择性地获取单一产物难度极大。已有研究表明，单金属Rh催化剂容易催化CO加氢向甲烷生成方向发展，只有构筑助剂协同的多金属活性中心才能有效提升Rh基催化剂的C₂₊含氧化合物选择性。而且，目前已报道的Rh基催化剂的C₂₊含氧化合物收率一般均小于20%，其催化效率及Rh原子利用率仍需进一步提高。因此如何科学设计Rh催化活性中心结构，协调Rh活性中心对CO解离、插入、及加氢等能力，促进CHx-CO偶联，进而提升C₂₊含氧化合物的生成效率仍极富挑战性。

在前期工作基础上，上海应用技术大学的俞俊副教授、毛东森教授与中科院大连化物所杨冰副研究员、华东理工大学吴新平教授合作，以Zr基金属有机框架材料UiO-67为载体封装单金属Rh，原位形成Rh_1,2-Rh_n近邻双位点活性中心用于催化CO加氢合成含氧化合物。表征结果表明，在UiO-67空间限域效应和配位不饱和Zr金属节点的双重作用下，封装于UiO-67孔笼中的Rh催化剂（Rh/UiO-67）在邻域空间内形成了动态稳定的Rh单/双原子-团簇组合体（Rh_1,2-Rh_n）双位点活性结构。而在传统的Rh/ZrO₂催化剂表面仅观察到了相对孤立的Rh单原子或Rh团簇，并且随着温度的升高，ZrO₂表面的Rh单原子易团聚成更稳定的Rh团簇。

反应结果显示，Rh/UiO-67的Rh_1,2-Rh_n催化中心完美复刻了传统Rh基催化剂只有在助剂协同下才能出现的Rh⁺-Rh⁰双中心的催化功能，加速了非解离吸附CHO物种与CHx物种的偶联，显著提升了CO的转化效率及乙醇为主的C₂₊含氧化合物收率。在300 ℃和3 MPa反应条件下，Rh/UiO-67的CO转化率达到了50.4%，含氧化合物选择性高达72.0%；首次获得了突破25%的C₂₊含氧化合物的单程收率，超越了目前已报道的Rh基催化剂，且反应性能稳定。与之相比，在保持相似CO转化率（~10.0%）的前提下，Rh/ZrO₂的含氧化合物选择性仅为31.4%，而Rh/UiO-67催化剂则突破了90.0%。

此外，作者构建了与实验结果吻合的理论模型Rh₁-Rh₄₃/UiO-67和Rh₄/ZrO₂。通过计算CO加氢反应路径中各基元反应的反应活化能及能垒，探究了Rh催化剂上最优反应路径。结果表明，Rh₁-Rh₄₃活性中心有利于CH₂*与CHO*的耦合，最终反应向着有利于乙醇生成的方向发展；而在Rh₄/ZrO₂模型上，吸附态CO*更容易解离加氢生成CH₄，这与实际反应结果相一致。

该工作首次实现了限域单金属Rh催化剂的C₂₊含氧化合物高效合成，揭示了Rh_1,2-Rh_n近邻双位点结构的动态稳定性及协同催化效应，为设计用于合成气转化的高效Rh催化剂开辟了一条新的途径。