甲醇（CH3OH）是一种用途广泛的液体能源载体，也是高附加值化学品的关键原料，在全球能源和化工行业中发挥着至关重要的作用。将CO2（一种主要的人为排放物）选择性加氢转化为CH3OH，已成为一种极具前景的可持续策略，可同时缓解温室效应和能源短缺问题。然而，由于CO2的热力学稳定性（C=O键能：803 kJ/mol），其活化需要大量能量输入，因此实现高甲醇收率仍面临根本性挑战。关键机理研究表明，*CO是CO2转化为甲醇过程中的关键中间体。而产物选择性（CH3OH与CH4）取决于催化剂稳定过渡态及调控C-O键断裂的能力。因此，理想的催化剂必须能在温和条件下同时实现高效的C=O键活化和C-O键稳定化。
针对这个极具挑战性的工业应用难题，我校化工学院娄阳教授课题组在前期研究基础之上（J. Am. Chem. Soc.2019, 141, 19289;Chem, 2024, 10, 3342;ACS Catal.2022, 12, 8986等），通过对二维1T′-MoS2相进行设计，提出了一种全新的CO2加氢催化策略。通过葡萄糖介导的合成方法保持亚稳态1T′相MoS2稳定，经空气中氧化后的二维1T′-MoS2展现出三项关键的催化优势（图1）：（1）独特的S边缘终止结构，消除了传统2H相中的异质活性位点；（2）空间有序的氧取代面内缺陷与氧化边缘位点协同作用；（3）独特的电子结构，可同时实现CO2活化与C-O键稳定化。这一精确设计的催化系统在210oC下实现了23.0%的CO2转化率和99.2%的甲醇选择性，比反应速率达到0.91 ± 0.01 gmethanol/gcat/h。该成果以“Spatially coupled CO2activation and hydrogenation sites in 1T′-MoS2enable near-unity methanol selectivity”为题发表在化学领域顶级学术期刊《Nature Communications》上（DOI：10.1038/s41467-026-72205-1）。该论文第一作者为博士生赵伊（江南大学）、季必发博士（中科院深圳先进院）和徐婧副教授（江南大学），通讯作者是詹望成教授（华东理工大学）、郑勇平教授（深圳大学）和娄阳教授（江南大学）。
在这项工作中，氧化1T′-MoS2的独特结构为CO2加氢反应提供了空间耦合的活性位点：面内的氧取代缺陷驱动高效的CO2活化，而相邻的边缘位点则选择性地将生成的*CO中间体进行加氢。这种固有的串联机制通过确保活性位点之间中间体的最优传输，规避了传统多组分体系的局限性。氧化1T′-MoS2中含氧官能团的碳物种通过优先形成轴向S–O键，选择性地稳定了亚稳态的1T′相。这种相互作用诱导了晶格畸变，并使系统能量每分子式单位降低0.16 eV，为锁定高活性的1T′-MoS2提供了一种可扩展的策略。优异的性能指标验证了二维1T′-MoS2材料作为CO2加氢新型催化平台的潜力。
该工作得到了国家重点研发计划青年科学家项目（2021YFB3501900），国家自然科学基金项目（U21A20326, 22172065, 22022302），江苏省特聘教授及江南大学至善青年学者等项目的资助。
图1.1T′-MoS2空间耦合位点串联催化CO2活化与加氢过程示意图
