近日，中科院低碳转化科学与工程重点实验室暨上海高研院-上海科技大学低碳能源联合实验室在二氧化碳（CO2）利用领域取得重大进展，创造性地采用氧化铟/分子筛（In2O3/HZSM-5）双功能催化剂，实现了CO2加氢一步转化高选择性得到液体燃料。其中，中科院上海微系统所参与了部分工作。该研究成果于6月12日在《自然-化学》（Nature Chemistry）杂志上在线发表，并已申报中国发明专利和国际PCT专利。此项研究工作得到了自然科学基金委、科学技术部、上海市科委和中国科学院的大力支持。
二氧化碳（CO2）是最主要的温室气体，我国作为排放大国正面临严峻的减排压力。中国政府高度重视CO2减排问题，国家主席习近平在巴黎气候大会重申了中国此前做出的承诺，中国将于2030年左右使CO2排放达到峰值并争取尽早实现。这给国内能源结构、产业结构调整带来巨大转型压力，相关技术创新和突破是实现碳排放峰值承诺的重要途径。同时，CO2也是一种自然界大量存在的“碳源”化合物，若能借助替代能源（太阳能、风能、核能等）电解水制得的氢气将CO2转化为有用的化学品或燃料，将同时帮助解决大气中CO2浓度增加导致的环境问题、化石燃料的过度依赖以及可再生能源的存储问题。汽油和航煤等烃类化合物是重要的运输燃料，在世界范围内应用广泛、具有很高的经济价值。著名诺贝尔化学奖获得者Olah教授提出了“人工碳循环”的概念，若借助替代能源将CO2直接转化为液体燃料可使得整个碳循环更加有效。目前，CO2资源化利用的研究主要集中在甲醇、甲酸、甲烷和一氧化碳等简单小分子化合物的合成，然而，由于CO2分子的化学惰性，很难将其转化为含有两个碳原子及以上的化合物。
多年来，中科院低碳转化科学与工程重点实验室在CO2高效活化转化领域做了大量的研究工作并取得了系列研究成果。新型高效的CO2加氢合成甲醇催化剂于2016年完成了1200小时连续运转的单管试验以及10–30万吨/年二氧化碳甲醇技术工艺包的编制，后续将与企业合作开展千吨级工业侧线试验。近期，研发团队又在CO2直接合成高碳烃类化合物方面取得了突破性进展。
将CO2直接合成高碳烃类化合物的研究较少，主要是缺乏有效的催化剂体系。现有的CO2合成高碳烃类化合物的研究主要围绕改性的铁基费托催化剂，但效率不高且稳定性不好。孙予罕、钟良枢和高鹏团队成功地设计出了金属氧化物/分子筛双功能催化剂，在CO2高选择性转化为高碳烃方面取得突破。烃类产物中汽油烃类组分（碳数为5~11的烃类化合物）的选择性高达近80%，而副产物甲烷的选择性小于1%，汽油烃类组分以高辛烷值的异构烃为主。双功能催化剂是利用氧化铟表面的高度缺陷结构来活化CO2并进行选择性加氢，在实现CO2高效转化为含氧中间体的同时可有效抑制副产物的生成，中间体传递至分子筛笼中，发生偶联反应得到汽油烃类组分。研究还发现，双活性位的精准控制对汽油烃类组分的生成起着至关重要的作用。