自然界经历几百万年
逐渐形成了煤炭、石油和天然气等不可再生的化石燃料资源。自工业革命以来，化石燃料的使用推动了人类文明的进步，经济和社会的发展。然而，这些不可再生资源的不断燃烧也使得大气中
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的浓度上升,导致温室效应加剧，引起了诸如全球变暖、生态失衡等一系列日益严峻的环境问题。与此同时，化石燃料已经面临能源短缺的危机，尤其是从石油提炼出来的汽油，是引致全球石油危机的一个原因。
汽油目前是全球用量最大的燃料之一，如果能以
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作为原料生产汽油，将是一种潜在替代化石燃料的清洁能源策略，不仅可以有效降低二氧化碳造成的温室效应，还可减轻对传统化石能源的依赖。然而，由于
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的分子十分稳定，它的活化与选择性转化是极具挑战的世界性难题。此外，它在催化剂表面吸附与反应速率较慢，且碳链增长能力差，目前报道的二氧化碳催化加氢的产物多集中在甲烷，甲醇，甲酸及低碳烃等碳数较低(
为突破二氧化碳转化限制，践行可持续发展战略，
中科院大连化物所孙剑、葛庆杰研究员团队发现了
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高效转化新过程，通过设计一种新型多功能复合催化剂（Na-
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/HZSM-5），首次实现了二氧化碳直接加氢制取高辛烷值汽油。
相关研究成果于近期发表在英国《自然—通讯》杂志上，被誉为“
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催化转化领域的突破性进展”。同时，该项目作为中科院大连化物所独立知识产权，已申报多项国家发明专利并得到国家自然科学基金和中科院大连化物所“百人计划”等项目的资助。
研究团队提出的二氧化碳选择性加氢制汽油新技术路线 (Nat. Commun. 2017, 8, 15174, highlighted on Nature)，催化剂上的反应历程为：
首先，二氧化碳与氢气经过逆水气变换反应制得一氧化碳；随后，一氧化碳继续与氢气经费托合成反应生成烯烃；最后，烯烃进行包括低聚、异构和芳构化等酸催化反应生成
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的异构烷烃和芳烃，即汽油馏分烃。在此过程中，反应的关键是设计多功能铁基催化剂，实现上述串联反应的高效协同和连续催化(如图)。
需要注意的是，传统工作中多活性位的空间排布和亲密度很难实现有效调控，导致副产品一氧化碳和甲烷选择性较高。此项研究成果通过设计的Na-
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/H-ZSM-5催化剂，实现了
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、
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及酸性位三种活性位的协同共存，破解了二氧化碳催化加氢过程中碳链增长能力弱和高值产品选择性低的难题。
在前期研究工作的基础上，该项目还顺利完成了实验室小试1000h稳定性测试。在接近工业生产的条件下，在自制的Na-
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/H-ZSM-5复合催化剂上，二氧化碳转化率30%左右时，汽油在烃产物中的选择性可达到70%以上。其产品组成以
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的异构烷烃和芳烃为主，副产品甲烷和CO的选择性分别低于20%和10%，满足目前现行的国V汽油标准，1000h反应后催化剂性能无明显下降。该结果已经远超同类文献报道结果。小试结果说明研究团队提出的二氧化碳制汽油新路线性能可靠，而且催化剂制备简单，容易实现放大。这一结论的获得使长期以来困扰科研人员的
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制汽油过程的长链烃选择性控制问题得以解决。
可见，二氧化碳加氢制取高辛烷值汽油技术的出现是我国在洁净能源研究领域的一大飞跃。该项创新技术开拓了
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高效转化利用制液体燃料的新思路。它不但可以有效解决由二氧化碳排放引起的环境问题，而且对液体燃料短缺引起的能源问题也有举足轻重的意义，此外，作为液体燃料储存能量也为间歇性可再生能源（太阳能、风能、水能等）的利用发展开辟了新途径。目前，这一研究成果已受到来自社会各界的广泛关注，许多企业也对建设大型生产装置表现出极大兴趣，具有显著的经济效益和广阔的应用前景。
孙剑：
博士，副研究员。中国科学院大连化学物理研究所碳资源小分子与氢能利用研究组组长，硕士生导师。从事碳一化学、合成气转化等相关领域的研究。入选中科院大连化物所百人计划，大连市青年科技之星。在国际知名期刊发表SCI论文40余篇，获国家专利10项。
葛庆杰：
中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室研究员，博士生导师。长期从事多相催化的应用基础研究，以具有重要科学意义和应用背景的能源化工反应为对象，进行催化新材料、新工艺、新技术等科学研究，为能源资源的合理化应用提供新型催化材料、工艺和技术。国内外核心期刊发表SCI论文近百篇，申请专利40余项，培养研究生10余名。
