大連化物所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室鄧德會研究員、包信和院士團(tuán)隊在碳一分子催化轉(zhuǎn)化方面的研究工作引起國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。近日，該團(tuán)隊受邀發(fā)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(yán)峻的環(huán)境污染問題，尋求低碳排放且高效轉(zhuǎn)化碳一分子（CH4、CO2、CO、CH3OH等）為燃料或高值化學(xué)品的途徑尤為重要。然而，由于碳一分子的化學(xué)性質(zhì)差異大，如CH4、CO2等相對惰性；CH3OH、CO等相對活潑，在平衡轉(zhuǎn)化率和選擇性等方面存在一定的限制。目前工業(yè)上的碳一轉(zhuǎn)化過程存在能耗高、步驟多、產(chǎn)品分離工藝復(fù)雜等問題。因此，探索溫和條件下碳一分子定向轉(zhuǎn)化技術(shù)是一個迫切但又極具挑戰(zhàn)的課題。

該文章系統(tǒng)評述了該研究團(tuán)隊與國際同行近十年來在碳一分子轉(zhuǎn)化方面的最新進(jìn)展和重要突破，特別關(guān)注了新的催化反應(yīng)過程，包括溫和條件下的熱催化、電催化、光催化轉(zhuǎn)化過程，以及多能耦合催化轉(zhuǎn)化過程等，并詳細(xì)討論了碳一催化化學(xué)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)及未來發(fā)展方向。
 
鄧德會和包信和團(tuán)隊致力于碳一分子的催化轉(zhuǎn)化方面的研究工作并取得了系列進(jìn)展，包括甲烷室溫氧化制含氧化合物（Chem, 2018, 4, 1902），室溫電化學(xué)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(qū)動的甲醇直接制乙二醇（Nat. Commun., 2018, 9, 1181）等，為C1化學(xué)催化新過程、新體系的探索提供了重要借鑒。
 
相關(guān)工作發(fā)表在《化學(xué)》（Chem）上。上述工作得到國家科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金重大項目、中科院前沿科學(xué)重點研究項目、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金等項目的資助。（文/圖 劉艷廷、高鶴華）