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这是《洁净煤技术》2060碳中和的第29篇文章
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2.安徽工业大学 化学与化工学院
XIN Yue，ZENG Jie. Design of efficient catalysts and research of catalytic mechanisms for CO2 hydrogenation to liquid products[J]. Clean Coal Technology，2024，30(12):1−21
1） 聚焦CO2加氢领域。CO2加氢制液体产物不仅涉及化工生活的方方面面，更与目前中国“碳中和”等政策息息相关。针对CO2加氢的催化剂设计和探索对减污降碳、低碳发展至关重要。
2） 针对CO2加氢制液体产物的瓶颈。目前，发展兼具高活性、高选择性和高稳定性的高效CO2加氢制液体产物的催化剂和催化体系仍具有挑战性。本文针对上述问题，从不同角度系统总结了高效催化剂的设计策略以及CO2加氢催化机制，对推动CO2加氢的实际应用具有重要意义。
1）添加金属助剂、引入载体以及构筑多功能活性位点等是优化提升CO2加氢制液体产物催化剂的转化率、选择性和稳定性的典型策略。
2）催化剂尺寸、晶面和表面基团等的合理调控也可以提高CO2加氢中对甲醇、汽油等目标产物的选择性以及催化剂的长期稳定性。
3）对CO2加氢制液体产物的发展方向，催化剂的精细设计、工艺条件的探索、反应器的优化以及原子分子层面的催化机理研究等将大大推动CO2加氢制液体产物技术的实用化进程。
CO2加氢制液体产物的可能反应机制
课题组聚焦于选择性高效转化小分子（如二氧化碳、甲烷、氮气、水）制备液体燃料和高附加值化工品的研究，并从材料、机理和反应流程设计三个方面开展研究工作：
（1）在原子尺度精准设计催化剂表界面活性位点，并调控其配位原子结构和电子结构，如构筑单原子、金属间化合物等具有特定原子和组分分布的催化剂；通过配位环境和表面应力调控强关联体系催化剂的能级劈裂、轨道杂化、自旋简并、自旋-轨道耦合等电子结构。
（2）在原子分子尺度探索碳基小分子活化转化过程中的关键过程和调控机制，重点关注催化反应过程中的活性相转变、催化反应路径、表面重构、反应物和中间产物的吸附过程、产物的脱附过程、溢流、表面等离激元共振等现象。
（3）新型催化反应流程设计。主要关注催化化学与合成生物学耦合，通过催化化学过程合成免分离的含能小分子，用于后续合成生物学过程制备复杂天然产物；将效率低、选择性差的催化反应过程转换成自发、串联、循环过程。该方面工作涉及到反应路线设计、反应器件研制、反应系统集成等。
