近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室曾杰教授課題組在新能源研究領域取得重要進展，他們發明出一種新型氮化鈷催化劑，在同等條件下將二氧化碳加氫反應的轉換頻率提高至傳統鈷催化劑的64倍，并可顯著降低能耗。國際權威學術期刊《自然·能源》10月9日在線發表了該成果。

氮化鈷（Co4N）催化劑二氧化碳加氫反應示意圖

二氧化碳加氫反應是低碳化學中的重要反應，一方面可以合成化工原料，緩解二氧化碳的排放壓力，實現碳能源的循環利用；另一方面可以合成甲醇，實現氫資源的儲存和利用。但由于二氧化碳的化學惰性，二氧化碳加氫反應需要在高溫高壓條件下實現，轉化工藝存在能耗過大的問題。幾十年來，人類對非貴金屬催化劑在二氧化碳加氫反應中的活性物相研究仍處于起步階段。

近日，曾杰教授課題組采用新方法形成氮化鈷催化劑，在32個大氣壓和150攝氏度的條件下，轉換頻率為同等條件下鈷催化劑的64倍，同時其表觀活化能只有鈷催化劑的一半左右。他們進一步研究表明，鈷氮氫中的氨基氫原子直接加到二氧化碳分子上，可以形成甲酸根物種作為中間產物，從而大幅提升了二氧化碳加氫反應的活性。

據介紹，該研究以一種簡單有效的方式，加深了國際學界對鈷基催化劑在二氧化碳加氫反應中活性物相的理解，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，也為將來徹底解決能源和環境問題打下基礎。

來源：合肥微尺度物質科學國家實驗室