近日，杭州高等研究院杨文绍研究员、黄传奇助理研究员团队在化学类顶级期刊Journal of the American Chemical Society上在线发表研究工作“Groove-Confined Cobalt Catalyst for Low-Temperature CO2 Activation”。
温室气体 CO2 的高效活化和转化是应对气候变化和实现碳循环的关键挑战。传统催化剂常需高温条件克服 CO2 的化学惰性，导致能耗高、选择性低。鉴于此，杨文绍研究员团队与合作者通过多种表面科学技术与理论计算相结合，揭示了 Co（10-10）晶面凹槽位点在低温 CO2 活化中的独特作用，并据此成功开发出高性能钴纳米晶催化剂。该团队通过扫描隧道显微镜（STM）、程序升温脱附（TPD）和X射线光电子能谱（XPS）证实了 CO2 在钴单晶表面的低温解离；密度泛函理论（DFT）计算揭示了凹槽位点上 CO2 的三齿配位构型及后续活化的能垒优势。透射电镜（TEM）和X射线衍射（XRD）表征了催化剂的晶面结构，确保活性位点的精准构筑。
团队首次提出 CO2 在钴原子列间凹槽位点的三齿配位吸附模型，相较于传统认为的单独配位吸附以及双原子混合配位吸附，该吸附构型能够更有效的实现 CO2 低温活化，该研究为原子级精准设计高效催化剂提供了新的设计理念。杨文绍/黄传奇团队近年来发展了基于高分辨 STM 和 DFT 的表面反应原位可视化研究手段，在钴单晶表面实现了 CH3OH、H2、CO、H2O、O2 等一系列重要分子的原子级可视化研究（J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 5131–5136, J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 9385–9391, J. Phys. Chem. C 2024, 128, 20811–20818, J. Phys. Chem. Lett. 2025, 16, 2529–2535.），取得一系列重要的原创工作成果，得到了国内外相关领域专家的广泛关注和认可。
此论文的共同第一作者为硕士研究生常晓伟，于程璎，杨晨，以及大连化物所博士生谢慧智；杨文绍研究员、黄传奇助理研究员和大连化物所周传耀研究员为通讯作者，问鼎手机版为第一单位。此研究得到了国家自然科学基金项目和浙江省自然科学基金项目的资助。
编辑：盛灿灿
