二氧化碳还原为碳氢化合物是实现二氧化碳资源化利用的重要技术路径，其中胺辅助两步法二氧化碳加氢可望实现高效制备甲醇。为提升整体催化性能，需同时优化胺与二氧化碳的N-甲酰化反应及后续酰胺加氢反应。前沿交叉科学研究中心催化与分离材料的理论模拟与设计课题组田子奇研究员通过密度泛函理论计算发现，金属态的钌更利于催化N-甲酰化步骤，而氧化态的钌在酰胺加氢中表现出更高的催化活性，通过构造金属/氧化态钌共存的纳米尺度钌簇结构可望最优催化剂串联反应性能。根据这一理性设计原则，实验合作团队制备出一类具有多重活性钌物种（金属态与氧化态钌共存）的Al₂O₃负载钌催化剂，其能够在单锅两步反应中高效协同催化二氧化碳转化为甲醇，并实现>95%的超高选择性。该研究为将 CO₂ 还原为 CH₃OH 提供了潜在的催化剂，并为今后改进多步连续反应的催化性能提供了一种合理的设计策略。

    相关研究以“Efficient amine-assisted CO₂ hydrogenation to methanol co-catalyzed by metallic and oxidized sites within ruthenium clusters”为题，发表于Nat Commun 16, 590 (2025) (https://doi.org/10.1038/s41467-025-55837-7)，中国科学院宁波材料所陈亮、陆之毅、田子奇、杨其浩为共同通讯作者。

图1  二氧化碳在负载钌纳米团族上还原为甲醇的反应机理