CO2 还原面临着高效与净碳效益的双重考验。受限于 CO2 分子的稳定性及惰性，高活性氢气或高品质电能被用于 CO2 活化，但由于氢气或高品质电能生产过程仍依赖不可再生的化石能源，实现具有净碳效益的 CO2 还原仍是巨大挑战。地球化学过程中，存在水热环境非生物的 CO2 还原，活跃的水热环境可以活化大量还原性物质，通过地壳或地幔富含氢气的碱性水热流体蛇纹化过程，碳物种在矿物催化剂的作用下加氢生成各种烃类或有机酸化合物。这一自然现象为人工构建水热反应体系高效还原 CO2 提供了思路，更为引入可再生物质作为还原剂以实现净碳效益的 CO2 还原提供了空间。目前，水热法还原 CO2 的研究处在起步阶段，而从规模效益和可持续性的角度考虑，利用可再生还原剂进行 CO2 水热还原的分析总结几为空白。
文章简介
近日，上海交通大学金放鸣教授团队系统总结了可再生金属、生物质和塑料废弃物等可再生还原剂水热转化 CO2 的研究进展。
Figure 1 可再生还原剂水热还原二氧化碳——高效且具有负碳效益的二氧化碳还原
综述介绍了在可再生还原剂水热还原 CO2 过程中，水热环境（温度、压力、酸碱度等）对 CO2 还原的动力学影响，以及各类还原剂活化还原 CO2 反应机制。特别从理论层面讨论了高温高压水作为 CO2 转化反应促进剂和催化剂的关键作用。更重要的是，综述将水热法 CO2 还原与催化加氢和光电催化等方法进行了系统比较，评估了各类方法的还原效率和潜在的净碳效益，并对水热还原 CO2 面临的工业化应用问题进行了深入分析。这些内容深化了水热环境下可再生还原剂还原 CO2 的认识，并为今后发展具备净碳效益且有工业化应用前景的 CO2 转化技术提供了启示和理论指导。该成果以“Recent advances
in CO2 reduction with renewable reductants under hydrothermal
conditions: towards efficient and net carbon benefit CO2 conversion”(《可再生还原剂水热还原二氧化碳研究进展——实现高效且具有负碳效益的二氧化碳还原》)为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上。
论文信息
Recent advances in CO2 reduction with renewable reductants under hydrothermal conditions: towards efficient and net carbon benefit CO2 conversionZien Tang, Xu Liu, Yang Yang* and Fangming Jin*（金放鸣，上海交通大学）Chem. Sci., 2024, 15, 9927-9948 https://doi.org/10.1039/D4SC01265H
作者简介
唐子恩 硕士研究生 上海交通大学本文第一作者，上海交通大学硕士生，主要研究方向为生物质木质素与 CO2 的水热共转化。唐子恩负责文献收集、整理、撰写初稿等工作。 杨阳 助理研究员 上海交通大学
本文通讯作者，上海交通大学助理研究员，长期从事水热环境中生物质及 CO2 转化研究。综合运用经典热力学、动力学、化学和量子力学理论与现代计算技术，发展水热反应新理论与新方法，揭示水热环境下的物质的传质、活化、反应和分离行为。发表 SCI 收录刊物论文18篇，撰写英文专著章节 1 篇，公开和授权发明专利4项。2020 年获得全国博士后创新人才支持，2021 年获得国家自然科学基金青年基金支持，2023 年成果入选第三届上海交通大学十大科技进展。杨阳负责设计、指导并组织了本工作。
金放鸣 教授 上海交通大学本文通讯作者，上海交通大学教授，博士生导师，长江学者特聘教授，围绕本质性改善碳资源循环失衡的根源问题，通过模拟地质水热环境，开展了二十余年的水热资源化转化生物质、有机废物和 CO2 的系统深入研究，成果显著。发表国际知名学术杂志论文 300 多篇，近 40 项高创新专利，编著水热转化生物质和 CO2 英文专著共三本。先后获中国发明协会 2021 年度发明创业奖创新奖一等奖，科技部 2022 年度全国颠覆性技术创新大赛优秀奖，2023 年成果入选第三届上海交通大学十大科技进展，指导学生获第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国银奖，上海赛区银奖，入选日本国际奖（Japan Prize，素称日本诺贝尔奖）官方提名人，获国务院特殊津贴。金放鸣教授参与设计和指导了本工作。
期刊介绍
rsc.li/chemical-science
Chem. Sci.
2-年影响因子*
7.6分
5-年影响因子*
8.0分
JCR 分区*
Q1 化学-综合
CiteScore 分†
14.4分
中位一审周期‡
33天
Chemical Science 是涵盖化学科学各领域的跨学科综合性期刊，也是英国皇家化学会的旗舰期刊。所发表的论文不仅要在相应的领域内具有重大意义，而且还应能引起化学科学其它领域的读者的广泛兴趣。所发表的论文应包含重大进展、概念上的创新与进步或者是对领域发展的真知灼见。发文范围包括但不限于有机化学、无机化学、物理化学、材料科学、纳米科学、催化、化学生物学、分析化学、超分子化学、理论化学、计算化学、绿色化学、能源与环境化学等。作为一本钻石开放获取的期刊，读者可以免费获取所发表论文的全文，同时从该刊的论文版面费由英国皇家化学会承担，论文作者无需付费。
