近日，我校化学化工学院刘健教授联合中国科学院大连化学物理研究所孙剑研究员、南昌大学叶闰平教授等在Nature Synthesis上发表了题为“Design of catalysts for selective CO2 hydrogenation”的综述论文。该论文系统总结了催化剂活性中心的化学状态、尺寸大小、晶面效应等因素对调控CO2加氢产物选择性的影响，提出CO2选择性加氢催化材料的普适性设计策略。
CO2催化加氢可以利用废弃CO2合成附加值化学品，包括C₁产物（如一氧化碳、甲烷、甲醇）和C2+产物（如烯烃、乙醇、汽油、航油等），具有良好的工业应用前景。然而，由于加氢混合物产物的分离成本较高，因此产物的高选择性是实现工艺经济性的关键问题之一。由于CO2加氢反应网络复杂，且催化剂表面存在多种活性位点，产物的选择性调控仍面临挑战。
刘健教授团队在前期CO/CO2加氢研究系列工作（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e2023176; Adv. Mater. 2024, 36, 2404046; Nat. Commun. 2023, 14, 7487; Nat. Commun. 2024, 15, 2159等）和绿氢生产、存储、利用全产业链技术的系列研究（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）基础上，针对如何理性设计催化剂用于调控CO2加氢产物选择性这一关键科学问题，归纳总结了经典的CO2加氢合成反应路径，为催化剂的原子尺度设计提供启示；重点讨论了催化剂的理性设计原则，包括从催化剂活性中心的化学状态、尺寸大小、晶相效应、协同效应和结构性质等角度进行催化剂设计，用于CO2加氢产物选择性调控；在此基础上，从催化反应工程角度阐述了调控CO2加氢选择性的方法；最后探讨了该领域面临的挑战和展望，为原子尺度上设计高效加氢催化材料提供理论指导，助力碳中和发展。
该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。这一成果标志着我校在材料化学领域不断耕耘取得的又一项标志性成果，为催化材料的原子尺度理性设计和应用提供了重要参考。通过将工业排放的二氧化碳转化为高附加值化学品，不仅助力实现“双碳”目标，还能与内蒙古自治区的资源禀赋和产业基础深度结合，为地方经济绿色转型提供创新路径。
论文连接：https://www.nature.com/articles/s44160-025-00747-1
