加点氮化钴，二氧化碳就能“变废为宝”

中国科技大学曾杰教授课题组在二氧化碳加氢钴基催化剂活性相的研究方面取得了重要进展。他们在钴催化剂中引入氮原子来构建氮化钴催化剂。通过原位机理研究，发现钴氮氢是催化过程中真正的活性相，但大大提高了催化效率。研究结果最近发表在《自然-能源》杂志的网络版上。

发展可再生能源和提高能源效率是当今世界的主要问题。二氧化碳加氢是低碳化学中的一个重要反应。一方面，它可以合成化工原料，缓解二氧化碳排放压力，实现碳能源的循环利用。另一方面，可以合成甲醇来实现氢资源的储存和利用。

由于二氧化碳的化学惰性，二氧化碳的加氢反应需要在高温高压下实现，转化过程存在能耗过大的问题。在过去的几十年中，人们已经开发了一系列不同的策略来提高用于二氧化碳加氢的非贵金属催化剂的活性。然而，迄今为止，二氧化碳加氢非贵金属催化剂活性相的研究仍处于起步阶段。

曾杰的研究小组将氮原子引入钴催化剂，形成氮化钴催化剂。在二氧化碳加氢催化中，在32个大气压和150摄氏度的相同条件下，氮化钴催化剂的转化率是钴催化剂的64倍。进一步的研究表明，在氢气气氛下，氮化钴催化剂上的氮原子会吸附并与氢原子结合，形成钴、氮和氢的特殊相。钴氮和氢中的氨基氢原子直接加到二氧化碳分子中，形成甲酸盐类作为中间产物，大大提高了二氧化碳加氢反应的活性。

该研究为二氧化碳加氢反应中非贵金属催化剂的活性优化提供了一种简单有效的途径，为今后寻找更廉价、更高效的二氧化碳加氢催化剂提供了新思路，对解决能源和环境问题具有积极意义。