近期，我院光驱动碳中和研究中心团队在光驱动二氧化碳资源化高附加值转化领域取得重要进展，相关工作“Light-Driven Electronic Restructuring in RuCu Alloy Catalysts for Selective CO2-to-Methanol Conversion”以河北大学为第一单位发表在期刊《Advanced Functional Materials》(2025, e14006)。宁尚波博士为一作兼通讯作者，我院叶金花教授、中山大学胡卓峰副教授为共同通讯作者，硕士研究生朱颖和张森林作为共同作者参与了此项工作。
二氧化碳（CO₂）的过量排放是一个关键的环境挑战，导致全球变暖、海洋酸化和极端天气模式。利用可再生氢将CO₂加氢转化为甲醇（CH₃OH）是一种有效的碳利用策略，为能源和化学工业提供了一条可持续生产多功能原料的途径。CH₃OH不仅是生产芳烃和烯烃的关键前体，还可作为液态氢载体，使其成为一种有吸引力的替代燃料。然而，传统的热催化CO₂加氢需要高温（200–300°C）和高压（3–10 MPa），带来显著的能源成本并限制了工业可行性。因此，开发在更温和条件下运行的高效催化系统是当前研究的紧迫任务。本研究提出了一种RuCu合金催化剂，在常压条件下实现高选择性的光热CO₂加氢制CH₃OH。与单金属Cu相比，双金属合金可能改变CO₂的吸附位点；Ru的掺杂促进了H₂的解离以及在CO₂加氢过程中形成*CH₃O中间体，从而提高了CH₃OH的选择性。因此，该催化剂在光照下实现了约99%的CH₃OH选择性和640 µL·g⁻¹·h⁻¹的产率。实验和密度泛函理论DFT计算分析表明，Ru的引入调控了表面电子环境，降低了关键中间体的能垒，并改变了决速步，从而加速了CO₂向CH₃OH的整体转化。该工作为在温和条件下将CO₂加氢转化为液体燃料提供了一种光驱动、高能效的策略。
团队近期综述了太阳能驱动光热催化CO₂还原制多碳(C₂⁺)高附加值化学品的最新进展与发展趋势。系统梳理了光热催化机理、关键活性物种调控（如缺陷工程、双功能活性中心、助催化剂耦合）、以及典型反应路径（C₁到C₂⁺产品）。特别强调了通过光–热协同效应加速CO₂吸附、*CO生成及C–C偶联过程的优势，并展示了在C₂–C₄烯烃、醇类及更高碳数液体燃料合成中的最新突破。这一领域的发展不仅推动了CO₂资源化利用，也为碳中和与可持续能源转型提供了新机遇。发表于《Chemical Science》（2025, 16, 4568），硕士研究生吴秀亭和张森林为共同第一作者，我院宁尚波博士、叶金花教授、化学学院王静教授为共同通讯作者。
以上工作得到国家自然科学基金青年项目、区域创新发展联合基金、河北省自然科学基金、河北省教育厅项目、中国博士后面上基金、河北大学人才项目等项目大力支持。
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202514006
https://doi.org/10.1039/D5SC00330J
