二氧化碳（CO2）是全球主要的温室气体之一，在自然界中大量存在。对CO2的资源化利用，是解决温室效应、取代化石燃料并产生更高经济价值的有效途径。

　　目前，CO2还原制备甲醇、甲酸、甲烷和一氧化碳等C1小分子已经取得较大进展，而将CO2转化成含有2个或更多碳的化学品，还比较困难。这主要是因为CO2分子具有化学惰性以及C-C偶联能垒较高。

　　有鉴于此，国内众多课题组开发了一系列新型催化剂，在CO2高选择性加氢制高碳烃方面取得重要进展。

　　图1. Na-Fe3O4/HZSM-5多功能催化二氧化碳直接制液体燃料

　　图2. In2O3/ HZSM-5双功能催化二氧化碳直接制液体燃料

　　中科院大连化学物理研究所孙剑、葛庆杰研究员团队设计了一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油， C5-C11汽油馏分烃选择性高达78%，甲烷选择性仅4%（CO2转化率22%的条件下）。

　　图3. CO2催化性能

　　这种多功能催化剂含有Fe3O4, Fe5C2 和酸性位点三种活性位。

　　1）Fe3O4活性位用于逆水煤气转换；

　　2）Fe5C2位点用于烯烃合成；

　　3）沸石中的酸性位点用于异构化、芳香化以及寡聚反应。

　　图4. CO2催化机理

　　类似地，上海高研院孙予罕、钟良枢和高鹏团队也设计了一种In2O3/ HZSM-5双功能催化剂，实现CO2高选择性还原直接制高碳烃类化合物，汽油烃类组分选择性为78.6%，甲烷选择性仅有1%。

　　图5. 催化性能

　　双功能催化剂的双活性位控制在抑制水煤气变换逆反应以及高选择性方便扮演重要角色：

　　1）In2O3表面的氧空位起到活化CO2的作用，通过加氢生成甲醇；

　　2）在沸石孔道内部，甲醇发生C-C偶联反应，生成具有高辛烷值的汽油类高碳烃类化合物。

　　图6. 反应机理研究

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　　1.Jian Wei, Qingjie Ge, Jian Sun et al. Directly converting CO2 into a gasolinefuel. Nature Communications 2017, 8, 15174.

　　https://www.nature.com/articles/ncomms15174#additional-information

　　2.Peng Gao, Liangshu Zhong, Yuhan Sun et al. Direct conversion of CO2 into liquidfuels with high selectivity over a bifunctional catalyst. Nature Chemistry2017.

　　https://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/full/nchem.2794.html