? ?中國科技大學(xué)曾杰教授課題組，對鈷基催化劑在二氧化碳加氫反應(yīng)中的活性物相研究取得重要進(jìn)展。他們將氮原子引入到鈷催化劑中，構(gòu)筑出氮化鈷催化劑，通過原位機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，鈷氮氫是該催化過程中真正的活性物相，是它大幅提高了催化效率。該研究成果近日在線發(fā)表在《自然—能源》雜志上。

　　開發(fā)可再生能源、提高能源利用效率是當(dāng)今世界的重大課題。二氧化碳加氫反應(yīng)是低碳化學(xué)中的重要反應(yīng)，一方面可以合成化工原料，緩解二氧化碳排放壓力，實現(xiàn)碳能源的循環(huán)利用;另一方面可以合成甲醇，實現(xiàn)氫資源的儲存和利用。

　　由于二氧化碳的化學(xué)惰性，二氧化碳加氫反應(yīng)需要在高溫高壓條件下實現(xiàn)，轉(zhuǎn)化工藝中存在能耗過大的問題。在過去幾十年里，人們開發(fā)出一系列不同策略以提高非貴金屬催化劑對二氧化碳加氫反應(yīng)的活性。但迄今為止，對非貴金屬催化劑在二氧化碳加氫反應(yīng)中的活性物相研究仍處于起步階段。

　　曾杰課題組將氮原子引入到鈷催化劑中，形成氮化鈷催化劑。在二氧化碳加氫催化中，氮化鈷催化劑在32個大氣壓和150攝氏度的條件下，轉(zhuǎn)換頻率為同等條件下鈷催化劑的64倍。進(jìn)一步研究表明，在氫氣氛圍下，氮化鈷催化劑上的氮原子會吸附結(jié)合氫原子形成鈷氮氫這樣一種特殊的物相。鈷氮氫中的氨基氫原子直接加到二氧化碳分子上，形成甲酸根物種作為中間產(chǎn)物，從而大幅提升二氧化碳加氫反應(yīng)的活性。

　　該研究為優(yōu)化非貴金屬催化劑對二氧化碳加氫反應(yīng)的活性提供了一種簡單有效的方式，為今后尋找更廉價、高效的二氧化碳加氫催化劑提供了新思路，對解決能源和環(huán)境問題具有積極意義。