温室气体特别是二氧化碳的过度排放正在迅速提高全球平均气温。捕获二氧化碳并将其转化为有用的燃料和化学品是降低二氧化碳浓度和缓解这一严重环境问题的理想方式。
二氧化碳加氢技术是二氧化碳转化的最有希望的技术之一。人们对氢的兴趣很大，因为氢是一种可持续生产的绿色能源。在努力推进这项技术的过程中，许多研究人员测试了一系列二氧化碳加氢催化剂，但在工业环境中应用这些催化剂仍然存在挑战。金属有机骨架催化剂为这些技术提供了传统催化剂的替代品。因此，研究团队系统地综述了用于二氧化碳选择性加氢的金属-有机骨架催化剂，目的是开发在二氧化碳加氢的未来应用中具有巨大潜力的催化剂。
该团队在纳米研究中发表了他们的发现。
捕获二氧化碳已成为缓解其对环境负面影响的重要途径。但一旦捕获到二氧化碳，研究人员就面临着如何处理捕获的二氧化碳的挑战，因为在过去，如此大量的二氧化碳还没有工业用途。知道天然碳加氢在光合作用过程中产生了石油、煤炭和天然气等化石能源，研究人员确定，合成二氧化碳加氢作为一种回收利用捕获的二氧化碳的方法具有巨大潜力。
但是，寻找合适的催化剂用于二氧化碳加氢一直是一个挑战，因为传统的催化剂需要高温才能转化二氧化碳。这些恶劣的热条件增加了碳排放，并导致活性物质快速烧结。传统催化剂上二氧化碳加氢的催化活性和选择性有限，仍然制约着工业环境的发展。研究人员希望构建新型的二氧化碳加氢催化剂，在较温和的条件下具有更高的催化性能，特别是避免高温。
研究人员将注意力转向了基于金属-有机框架的催化剂。金属有机骨架是一类结晶材料，可以为在温和条件下构建新型二氧化碳加氢催化剂提供理想的平台。金属-有机框架具有可调框架的优势，具有明确的孔，鼓励构建多种催化位点。这些催化结构可用于不同的产品，如一氧化碳、甲烷、甲酸、甲醇和C2+产品。在他们的研究中，该团队对各种基于金属-有机框架的催化剂进行了详细、系统的综述，这些催化剂可能用于二氧化碳的选择性加氢。
虽然在开发基于金属-有机框架的催化剂方面取得了很大进展，但研究人员指出，仍然存在一些挑战。需要更深入的研究来解决这些问题。展望金属有机骨架催化剂领域的未来研究，研究人员对未来可能的研究提出了四点建议。
首先，他们建议在构建金属-有机框架中的界面结构时需要更广泛的设计和精确的合成。接下来，研究人员建议，可以通过在金属-有机框架内引入功能位点来帮助活化二氧化碳，从而改善低温下的二氧化碳转化。他们的第三个建议是，需要更深入地设计金属-有机框架内的催化位点，以减少目标产物选择性对金属固有性质的依赖。他们最后的建议是开发高压原位表征技术，如高压原位X射线吸收光谱、X射线衍射分析和拉曼光谱，以表征高压二氧化碳加氢过程中金属-有机骨架基催化剂的动态结构变化。
“我们希望，我们对用于二氧化碳选择性加氢的金属有机骨架催化剂的讨论能够为开发高活性、高选择性和良好稳定性的赋能催化剂提供一些见解。我们相信，金属有机骨架催化剂在二氧化碳加氢领域具有巨大的发展前景和应用潜力。”国家纳米科技中心的李教授说。
