2025年度教育部科学研究优秀成果奖（自然科学和工程技术）——自然科学奖提名项目公示

（一）项目名称

二氧化碳催化转化研究

（二）提名单位

****

（三）项目简介

围绕二氧化碳催化转化技术，该团队在催化剂、反应器和反应流程三方面均取得了一系列进展。

（1）创制出二氧化碳催化转化的高效催化剂。针对催化剂活性调控，该团队发现Co4N催化剂在反应过程中会动态形成Co4NHx活性位，其介导的间接氢转移促进了二氧化碳的活化和转化，该催化剂的本征活性是传统Co基催化剂的64倍（代表性论文4，Nature Energy 2017, 2, 869-876）。针对催化剂选择性研究，****中心的近邻效应精准调控了二氧化碳加氢路径。****中心上，二氧化碳经历C(OH)2*中间体转化为甲醇；****中心上，二氧化碳加氢形成HCOOH*，并脱附得到甲酸（代表性论文1，Nature Nanotechnology 2018, 13, 411-417）。****大学Bin Liu教授认为该工作是双原子催化的里程碑（代表性引文1，Nature Nanotechnology 2024, 19, 1442-1451）。****大学****分校Guihua Yu教授受该工作启发，将单原子的近邻效应进一步定量化（代表性引文2，Nature Catalysis 2021, 4, 615-622）。相关成果荣获英国国际发明展年度国际发明“钻石奖”，并入选国家“十三五”科技创新成就展。

（2）研制出免分离液相产物的新型电化学反应器。针对传统H型电解槽中存在的传质动力学受限问题，创新蛇形流场配置，构建起稳定的气-液-固三相反应界面，促进了CO2的传质，实现了高效CO2电还原制甲酸盐水溶液（代表性论文5，Nano Letters 2019, 19, 4029-4034）。针对液相产物与电解质盐混合问题，该团队创新性地使用“固定相”的多孔固态电解质取代“流动相”的传统电解质溶液，并开发出新型固态电解质反应器，实现了免分离高纯甲酸水溶液的连续制备（代表性论文2，Nature Nanotechnology 2021, 16, 1386-1393）。****工程院院士David Sinton教授认为该成果是CO2电还原技术领域中制备高浓度液体产物的最优策略（代表性引文3，Chemical Reviews 2024, 124, 3648-3693）。

（3）开辟出“电-生物”耦合催化新路径。针对CO2电还原反应难以制备复杂天然产物的问题，该团队另辟蹊径，先通过前期开发的固态电解质反应器将二氧化碳转化为乙酸，然后以乙酸为碳源通过微生物代谢工程，合成出葡萄糖和脂肪酸（代表性论文3，Nature Catalysis 2022, 5, 388-396）。该成果入选两院院士评选的2022年中国十大科技进展新闻、《科技日报》评选的2022年国内十大科技新闻，并荣获Falling Walls科学突破奖。****大学****分校Chong Liu教授评价该工作为CO2固定领域的里程碑（代表性引文4，Nature Catalysis 2022, 5, 357-358）。美国两院院士杨培东教授评价该工作在CO2催化转化领域是革命性的（代表性引文5，Joule 2022, 6, 2304-2323）。

鉴于上述这些成果的广泛影响力，Nature杂志对第一完成人进行了深度专访，相关报道发表在Nature杂志的亮点专栏[https://www.****.com/articles/d41586-****-00803-2]。

（四）主要完成人情况（包括：排名、姓名、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目重要科学发现的贡献）

第1完成人：曾杰，教授，工作单位为****，完成单位为****。总体学术思路和研究方案的提出者，负责项目的规划和实施，揭示出CO2的高效活化和转化机制，开发高效CO2还原催化剂，研制出免分离液相产物的新型电化学反应器，并开辟出“电-生物”耦合催化新路径。是所有重要科学发现的核心贡献者，所有代表性论文的（共同）通讯作者。

第2完成人：夏川，教授，工****大学，完****大学。负责项目的规划和实施，共同设计了可以制备免分离液相产物的新型电化学反应器，共同提出了“电-生物”耦合催化新路径，是代表性论文2和3的（共同）通讯作者。

第3完成人：李洪良，副教授，工作单位为****，完成单位为****。负责项目的具体实施，****中心，并通过原位表****中心的近邻效应对CO2转化路径的调控机制。是代表性论文1的（共同）第1作者。是代表性论文2的主要作者。

第4完成人：郑婷婷，教授，工****大学，完****大学。负责项目的具体实施，创制出高活性的单原子合金催化剂，搭建了制免分离液相产物的新型电化学反应器，实现了以CO2为原料制备葡萄糖和油脂。是代表性论文2和3的（共同）第1作者。

第5完成人：张志荣，特任副研究员，工作单位为****，完成单位为****。负责项目的具体实施，针对传统电解器件传质动力学受限问题，通过构建起高效、稳定的气-液-固三相反应界面，实现高效CO2电还原制甲酸盐水溶液。是代表性论文5的（共同）第1作者。

第6完成人：王梁炳，教授，****大学，完成单位为****。负责项目的具体实施，开展原位表征实验研究了CO2还原过程中催化剂的动态重构现象，创制了用于CO2制甲醇的氮化钴催化剂。是代表性论文1和4的（共同）第1作者。

第7完成人：张文华，教授，工作单位为****，完成单位为****。负责项目的具体实施，利用理论模拟揭示CO2还原反应路径，****中心近邻效应对CO2加氢反应路径的调制作用。是代表性论文1和5的（共同）通讯作者。

第8完成人：于涛，研究员，****学院****研究院，****学院****研究院。负责项目的具体实施，发展基因编辑技术改造微生物，实现以CO2还原制得的高纯乙酸为原料制葡萄糖和油脂。是代表性论文3的（共同）通讯作者。

第9完成人：肖**，研究员，****学院****研究所，****学院****研究所。负责项目的具体实施，利用理论模拟阐明了单原子对载体电子结构的影响机制以及对CO2反应选择性的调控机制。是代表性论文2的（共同）通讯作者。

（五）主要完成单位

****、****大学、****学院****研究院、****学院****研究所

（六）代表性论文（专著）目录（包括：论文（专著）名称/刊名/作者）

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