李燦團(tuán)隊(duì)長期致力于太陽能光催化、光電催化、電催化分解水制氫和CO₂轉(zhuǎn)化工作。利用清潔能源制H₂和CO₂加氫直接轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，是將溫室氣體CO₂資源化利用的一條重要途徑。低碳烯烴（乙烯、丙烯、丁烯）是有機(jī)材料合成的最重要和最基本的化工原料。傳統(tǒng)的合成方法主要是石腦油的裂解和煤經(jīng)甲醇制備，均需要依賴化石資源（石油和煤）。因此，利用CO₂轉(zhuǎn)化為具有高附加值的低碳烯烴，既可以實(shí)現(xiàn)CO₂碳資源化利用，又可以起到減排CO₂作用，具有重要的戰(zhàn)略意義。然而，CO₂在熱力學(xué)上是比較惰性的分子，實(shí)現(xiàn)CO₂的活化和高選擇性的轉(zhuǎn)化存在較大的困難和挑戰(zhàn)。

 

研究人員構(gòu)建了ZnZrO固溶體氧化物/Zn改性SAPO分子篩串聯(lián)催化劑(tandem catalysts)。該催化劑（ZnZrO/SAPO）在接近工業(yè)生產(chǎn)的反應(yīng)條件下，烴類中低碳烯烴的選擇性達(dá)到80-90%，并且具有較好的穩(wěn)定性和抗硫中毒性能。實(shí)現(xiàn)CO₂高效轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的關(guān)鍵是串聯(lián)催化劑體系的構(gòu)建。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在ZnZrO固溶體氧化物上CO2加氫可高選擇性的合成甲醇，在此基礎(chǔ)上將ZnZrO固溶體氧化物與SAPO催化劑串聯(lián)實(shí)現(xiàn)CO₂直接加氫制備低碳烯烴。紅外光譜和同位素實(shí)驗(yàn)表明CO₂和H₂在ZnZrO固溶體氧化物上被活化生成CHxO中間物種，中間物種從ZnZrO表面遷移到分子篩孔道中，進(jìn)而完成碳碳鍵的生成。串聯(lián)催化劑之間的協(xié)同機(jī)制以及關(guān)鍵中間物種CHxO的表面遷移實(shí)現(xiàn)了CO₂加氫直接到低碳烯烴反應(yīng)在熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)上的耦合。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)為CO₂轉(zhuǎn)化拓展了新的思路，同時(shí)也為低碳烯烴的合成開辟了新的路徑。