我所催化基礎國家重點實驗室鄧德會研究員、包信和院士團隊在碳一分子催化轉化方面的研究工作引起國內外同行的廣泛關注。近日，該團隊受邀發表了題為“Catalysis for Selected C1 Chemistry”的前瞻性文章。
全球化石資源的逐漸消耗帶來了日益嚴峻的環境污染問題，尋求低碳排放且高效轉化碳一分子（CH4、CO2、CO、CH3OH等）為燃料或高值化學品的途徑尤為重要。然而，由于碳一分子的化學性質差異大，如CH4、CO2等相對惰性；CH3OH、CO等相對活潑，在平衡轉化率和選擇性等方面存在一定的限制。目前工業上的碳一轉化過程存在能耗高、步驟多、產品分離工藝復雜等問題。因此，探索溫和條件下碳一分子定向轉化技術是一個迫切但又極具挑戰的課題。
該文章系統評述了該研究團隊與國際同行近十年來在碳一分子轉化方面的最新進展和重要突破，特別關注了新的催化反應過程，包括溫和條件下的熱催化、電催化、光催化轉化過程，以及多能耦合催化轉化過程等，并詳細討論了碳一催化化學的關鍵挑戰及未來發展方向。
鄧德會和包信和團隊致力于碳一分子的催化轉化方面的研究工作并取得了系列進展，包括甲烷室溫氧化制含氧化合物（Chem, 2018, 4, 1902），室溫電化學水氣變換制高純氫（Nat. Commun., 2019, 10, 86），電催化CO還原制乙烯（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 154）、電催化CO2還原制CO（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57,16339）、可見光驅動的甲醇直接制乙二醇（Nat. Commun., 2018, 9,1181）等，為C1化學催化新過程、新體系的探索提供了重要借鑒。
相關工作發表在《化學》（Chem）上。上述工作得到國家科技部重點研發計劃、國家自然科學基金重大項目、中科院前沿科學重點研究項目、中科院潔凈能源創新研究院合作基金等項目的資助。（文/圖 劉艷廷、高鶴華）