近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員孫劍與內蒙古大學劉健教授等合作，發表了調控二氧化碳加氫產物選擇性的催化劑設計綜述性文章，系統總結了催化劑活性中心的化學狀態、尺寸大小、晶面效應等因素對調控二氧化碳加氫產物選擇性的影響，提出二氧化碳選擇性加氫催化劑的普適性設計策略。相關成果發表在《自然-合成》。
二氧化碳加氫產物調控過程。大連化物所供圖
二氧化碳催化加氫可以利用廢棄二氧化碳合成附加值化學品，包括C1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），具有良好的工業應用前景。然而，由于加氫混合物產物的分離成本較高，因此設計高效催化劑提升特定產物選擇性是實現工藝經濟性的關鍵問題之一。并且二氧化碳加氫反應網絡復雜，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。
本綜述針對如何理性設計催化劑用于調控二氧化碳加氫產物選擇性這一關鍵科學問題，首先歸納總結了經典的二氧化碳加氫合成反應路徑，為催化劑的原子尺度設計提供啟示，并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、尺寸大小、晶相效應、協同效應和結構性質等角度進行催化劑設計，用于二氧化碳加氫產物選擇性調控。
在此基礎上，文章從催化反應工程角度闡述了調控二氧化碳加氫選擇性的方法，探討了該領域面臨的挑戰和展望，為原子尺度上設計高效加氫催化劑提供理論指導，助力碳中和發展。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s44160-025-00747-1