二氧化碳(CO ₂ )，一種主要的溫室氣體，被認為是全球氣候變暖的罪魁禍首。近年來，受碳排放政策影響，各國都在努力實現二氧化碳減排。汽油則是全球用量最大的燃料之一。隨著現代社會的發展，汽油不僅是一個國家的生產生活必需品，也成為了許多普通老百姓的日常用品。

一個是導致氣候變暖的溫室氣體，一個是人們日益依賴的寶貴能源，二者看似毫無關聯，但在科學家眼中卻變得密不可分。

近日，中科院大連化物所孫劍、葛慶杰研究員團隊發現了二氧化碳高效轉化新過程，通過設計一種新型多功能複合催化劑，首次實現了CO ₂直接加氫制取高辛烷值汽油。該研究成果於近日在英國《自然—通訊》雜誌上發表，相關過程和催化材料已申報多項發明專利，被同行譽為“CO ₂催化轉化領域的突破性進展”。

在自然界中，植物從空氣中吸收CO ₂，經光合作用轉化為有機物和氧氣，過程緩慢。所以一直以來，化學家們努力想通過化學方式回收利用CO ₂。如果以CO ₂作為原料生產汽油，將是一種潛在替代化石燃料的清潔能源策略，不僅可有效降低CO ₂造成的溫室效應，還可減輕對傳統化石能源的依賴。但CO ₂的活化與選擇性轉化面臨巨大挑戰。相比於更活潑的孿生兄弟一氧化碳(CO)，CO ₂分子非常穩定，難以活化，與經典的費托合成路線相比，CO ₂與氫分子的催化反應更易生成甲烷、甲醇、甲酸等小分子化合物，很難生成長鏈的液態烴燃料。

針對上述問題，該團隊創造性地設計了一種高效穩定的多功能複合催化劑，通過多活性位的協同催化作用，在接近工業生產的條件下，實現烴類產物中汽油餾分烴的選擇性達到78 %，遠超文獻報導結果。而且，汽油餾分主要為高辛烷值的異構烷烴和芳烴，基本滿足國V標準對苯、芳烴和烯烴的組成要求。該催化劑還可連續穩定運轉1000小時以上，顯示出潛在的應用前景。

與傳統催化劑不同，該催化劑包含三種相互兼容、相互補充的活性位(Fe ₃ O ₄、Fe ₅ C ₂和酸性位)。CO ₂分子借助於精心構造的三組分活性位實現了“三步跳”的串聯轉化。CO ₂首先在Fe ₃ O ₄活性位上經逆水氣變換反應還原為CO；生成的CO在Fe ₅ C ₂活性位上作費托合成反應，轉化為α-烯烴；隨後，該烯烴中間物遷移到分子篩上的酸性位上，選擇性生成汽油餾分烴。對三活性位結構和空間排布的精準調控是實現CO ₂加氫制汽油的關鍵。

該項新技術不僅為CO ₂加氫制液體燃料的研究拓展了新思路，也為間歇性可再生能源(風能、太陽能、水能等)的利用開闢了新途徑。這一新過程除了可降低CO ₂排放之外，還具有顯著的經濟效益。

來源：天津排放權交易所