选择性地将CO2还原为有价值的中间体和化学品为缓解环境污染问题提供了一种有效方案。人们已经在开发CO2加氢和还原的可持续技术方面做出了重大努力，包括电催化、光催化和热还原CO2。
产品分布的复杂性使得CO2还原成为一个具有挑战性的过程。在各种CO2还原技术和策略中，逆水煤气变换反应(RWGS)被认为是一种有前景的方法，可以选择性地将CO2转化为CO，然后将其升级为高附加值产品。
然而，CO2分子的非极性使得热催化还原具有高能垒，从而阻碍了RWGS反应的效率，特别是在高温下。CO2加氢的多相催化已经成为高温下大规模CO2还原最可行的途径之一。因此，迫切需要设计高效、稳定且经济实惠的高性能异质催化剂，以克服这些热催化还原CO2的挑战。
近日，四川大学李爽、唐盛伟和程冲等在还原性碳化钨(WC)上设计了一种高效且超稳定的Ni-W催化层，并将其作为RWGS反应中优越的高温CO2还原的反烧结催化剂(NiAWC)。
研究的动机源于富含碳空位的WC诱导独特的金属载体相互作用，并且多余的电子可以自发地转移和积累在Ni位点，这不仅构成富含电子的Niδ+物种以促进有效的H*溢出，而且还削弱了W-O强度并增强了CO2的解离。
系统地表征和理论计算表明，CO-CO2的氧化还原平衡通过促进Niδ+在高温反应过程中的预氧化来维持Ni-W界面层的催化效率和结构稳定性，从而产生O*电子储层，阻碍了电荷从Ni向W-O的转移，从而避免Ni原子的溶解。
性能测试结果显示，NiAWC催化剂表现出高的RWGS活性，CO产生速率为1.84 molCO gNi-1 h-1，CO选择性超过95%，并能够在500 °C下保持稳定120小时。此外，即使在600°C下连续测试300小时并在800°C下进行五次老化循环，NiAWC的活性损失分别仅为0.34%和0.83%，显示出巨大应用潜力。
总的来说，该项研究通过金属载体协同作用构建新型、高效和选择性的Ni基催化剂，未来的工作可能探索这种催化剂在工业规模应用中的优化，以及开发能够进一步提高高温CO2还原效率和稳定性的新材料。
Anti-sintering Ni-W catalytic layer on reductive tungsten carbides for superior high-temperature CO2 reduction. Advanced Materials, 2025. DOI: 10.1002/adma.202504431
李爽，四川大学高分子学院，特聘研究员，博士生导师，国家级青年人才，入选四川大学双百人才工程；柏林工业大学，UniSysCat research group leader，DFG project leader。长期致力于高分子基杂化材料及其衍生的电化学催化剂的制备、精确结构调控，特别是针对配位聚合杂化材料前驱体的设计及多级结构调控等问题，开发了多种高分子基杂化前驱体，制备出一系列高性能杂化催化材料，取得了多项重要研究成果。在国际知名期刊上共发表论文80余篇(引用8000余次，H-index 43)。其中以第一和通讯作者身份在Nat. Mater.、AM、Angew.、ACS Nano、Nano Today、AFM等材料学科权威期刊上发表论文30余篇(多篇入选ESI高被引)，撰写英文专著2章，授权欧洲发明专利、国际发明专利、中国发明专利多项。主持国家自然科学基金面上项目，德国DFG研究基金等项目。担任SusMat期刊青年编委。
唐盛伟，四川大学教授、博士生导师，四川大学化学工程学院副院长，教育部磷资源综合利用与清洁加工工程中心主任，中国化工学会第40届理事会理事，中国化工学会硫磷钛资源化工专业委员会主任委员，四川省化学化工学会无机化工专委会负责人，四川省绿色化工国际科技合作基地主任。主要从事化学反应工程、化工过程及新工艺开发、化工分离技术等的领域的研究开发及工程设计工作。先后承担和参与了包括国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目、企业委托项目等科研项目40余项。对化学反应技术、分离技术、化工过程强化有着深刻的理解和工业应用实践。
程冲，四川大学高分子科学与工程学院，教授，博士生导师，国家级青年人才，四川省特聘专家，高分子材料工程国家重点实验室固定人员，洪堡学者。硕博师从四川大学高分子学院赵长生教授，先后在美国密歇根大学安娜堡分校Prof. Nicholas A. Kotov课题组公派博士联合培养及柏林自由大学Prof. Rainer Haag课题组从事博士后研究工作。主要研究方向：高分子基先进催化材料的精确构筑及在纳米医药、组织工程、生物催化等领域的应用开发，特别是基于新型配位聚合物、共轭有机框架等的人造酶催化特性、微纳米结构、多功能设计及临床重大疾病治疗。以第一和通讯作者在Nat. Mater.、Nat. Commun.、Sci. Adv.、JACS、AM、Angew.、Nano Today、ACS Nano、Nano Lett.、AFM、Adv. Sci.、InfoMat、Small、Nano-Micro Lett.等国内外高水平期刊上发表论文150篇，共发表论文230余篇，总引用11000余次，H-index为58，其中15篇入选ESI高被引，22篇封面论文。