CO2的高效转化利用对缓解能源危机以及实现“碳中和”目标具有重要的战略意义。其中，利用基于可再生能源的绿色氢气（H2）与CO2反应制备甲醇是一条重要的途径。传统的金属氧化物催化剂通常需要较高的反应温度（> 300 ℃）来催化CO2加氢到甲醇，但往往伴随严重的逆水煤气变换（RWGS）反应，导致大量副产物一氧化碳（CO）的产生。在金属氧化物催化剂中引入过渡金属组分可以促进H2的活化从而降低反应温度，但同时又容易导致CO2过度加氢到甲烷（CH4），从而降低甲醇的选择性。金属/金属氧化物催化CO2加氢制甲醇体系中活性与选择性的相互制约，严重限制了其低温催化性能的提升。因此，为实现CO2低温高效加氢制甲醇，亟需寻求新的催化剂体系。
近期，邓德会团队与王野团队合作研究发现，富含硫空位的少层半导体MoS2可在低温甚至室温下将CO2和H2同时直接活化并解离，从而能够高活性、高选择性地催化CO2低温加氢到甲醇，并有效抑制了甲醇的过度加氢。该催化剂在180 ℃下，CO2单程转化率可达12.5%，同时甲醇选择性可达94.3%，显著优于商品Cu/ZnO/Al2O3催化剂以及此前报道的催化剂。而且，该催化剂的活性和选择性在180 ℃下能够稳定地维持3000小时而未见衰减，表现出了优异的工业应用潜力。原位表征与理论计算研究结合显示，MoS2面内硫空位是催化CO2高选择性加氢到甲醇的活性中心。该工作揭示了二维MoS2的硫空位在催化反应中的应用潜力，为开发CO2加氢新型催化剂提供了新思路。
上述工作近期发表在Nature Catalysis上（Nat. Catal. 2021, 4, 242），Nature Catalysis同期以“不同寻常的空位催化（Catalysis by Unusual Vacancies）”为题，刊发了专家的评述文章（Nat. Catal. 2021, 4, 184），对该工作进行了高度评价。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT) Felix Studt教授表示，这是一个令人惊奇的、有意义的研究工作，有望为二氧化碳加氢制甲醇的工业应用带来巨大的效率提升。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41929-021-00584-3
