近日，我?；瘜W化工學院劉健教授聯(lián)合中國科學院大連化學物理研究所孫劍研究員、南昌大學葉閏平教授等在Nature Synthesis上發(fā)表了題為“Design of catalysts for selective CO2 hydrogenation”的綜述論文。該論文系統(tǒng)總結了催化劑活性中心的化學狀態(tài)、尺寸大小、晶面效應等因素對調控CO2加氫產物選擇性的影響，提出CO2選擇性加氫催化材料的普適性設計策略。
CO2催化加氫可以利用廢棄CO2合成附加值化學品，包括C?產物（如一氧化碳、甲烷、甲醇）和C2+產物（如烯烴、乙醇、汽油、航油等），具有良好的工業(yè)應用前景。然而，由于加氫混合物產物的分離成本較高，因此產物的高選擇性是實現(xiàn)工藝經濟性的關鍵問題之一。由于CO2加氫反應網絡復雜，且催化劑表面存在多種活性位點，產物的選擇性調控仍面臨挑戰(zhàn)。
劉健教授團隊在前期CO/CO2加氫研究系列工作（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e2023176; Adv. Mater. 2024, 36, 2404046; Nat. Commun. 2023, 14, 7487; Nat. Commun. 2024, 15, 2159等）和綠氫生產、存儲、利用全產業(yè)鏈技術的系列研究（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202308091; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202307096; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 16044–16050. Adv. Mater. 2025, 37, 2415269.; National Science Review, 2023, 10, nwad201等）基礎上，針對如何理性設計催化劑用于調控CO2加氫產物選擇性這一關鍵科學問題，歸納總結了經典的CO2加氫合成反應路徑，為催化劑的原子尺度設計提供啟示；重點討論了催化劑的理性設計原則，包括從催化劑活性中心的化學狀態(tài)、尺寸大小、晶相效應、協(xié)同效應和結構性質等角度進行催化劑設計，用于CO2加氫產物選擇性調控；在此基礎上，從催化反應工程角度闡述了調控CO2加氫選擇性的方法；最后探討了該領域面臨的挑戰(zhàn)和展望，為原子尺度上設計高效加氫催化材料提供理論指導，助力碳中和發(fā)展。
該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的資助。這一成果標志著我校在材料化學領域不斷耕耘取得的又一項標志性成果，為催化材料的原子尺度理性設計和應用提供了重要參考。通過將工業(yè)排放的二氧化碳轉化為高附加值化學品，不僅助力實現(xiàn)“雙碳”目標，還能與內蒙古自治區(qū)的資源稟賦和產業(yè)基礎深度結合，為地方經濟綠色轉型提供創(chuàng)新路徑。
論文連接：https://www.nature.com/articles/s44160-025-00747-1
（供稿：科學技術處 編輯：武濤 審核：劉雪峰 終審：阿茹娜）
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