近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员邓德会、研究员于良和副研究员胡景庭团队在二氧化碳催化转化研究中取得新进展。团队将钴（Co）单原子限域在二维硫化钼晶格中构筑钴-钼（Co-Mo）活性位点，实现了高效催化二氧化碳加氢制甲酸盐。相关成果发表在《自然-通讯》。

甲酸盐是重要的化工原料，广泛用于皮革、纺织和印染等行业。通过二氧化碳加氢制甲酸盐是实现温室气体转化为高值化学品的一条有前景的途径。该反应传统上依赖钯、金、铱、钌等贵金属催化剂，这类催化剂虽活性较高，但存在储量稀少、成本高昂的问题。相比之下，储量丰富的非贵金属基催化剂更具实际应用潜力，但目前已开发的非贵金属多相催化剂普遍存在反应活性不足和易被腐蚀的问题，亟需开发新型催化剂体系以实现高效二氧化碳加氢制甲酸盐。

此前研究中，团队发现二维硫化钼硫空位限域Mo位点可在水相反应体系中实现催化二氧化碳加氢制甲酸盐。然而，其实际应用受两大问题制约：一是难以通过脱除硫原子生成高活性的硫空位限域Mo位点，二是配位不饱和Mo位点在暴露于空气中时易被氧占据而失活，限制了可接触活性位点的数量，进而影响整体催化性能。

本工作中，团队通过晶格限域杂原子实现了二维硫化钼硫空位限域金属中心活性的调控，发现将Co原子限域在二维硫化钼晶格中（Co-MoS₂），可促进限域Co位点处硫空位的形成，从而在Co-MoS₂催化剂上实现高效二氧化碳加氢制甲酸盐。该催化剂在200℃下，甲酸盐生成速率达到17.0 mmol gcat.^-1 h^-1，选择性超过99%，其反应速率为未修饰MoS₂催化剂的三倍。结合多种实验表征和理论计算发现，Co比Mo具有更低的配位数，这导致晶格限域Co-Mo位点与表面硫或氧之间的键合作用较弱，从而促进了氢气驱动下的硫或氧物种的移除，生成硫空位。

暴露出的硫空位限域Co-Mo位点，在边缘和面内都具有适中的二氧化碳吸附能力，能够抑制C-O断裂并促进生成甲酸盐，从而使得Co-MoS₂非贵金属催化剂在二氧化碳加氢制甲酸盐反应中展现出优异的活性和选择性与良好的结构稳定性。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-026-69780-8