研究内容
课题组介绍：绿色碳资源催化转化课题组面向国家“双碳”战略重大需求，聚焦二氧化碳、生物质及塑料等废弃碳资源的绿色转化与高值利用。实验室致力于开展先进催化剂的原子尺度精准合成，并通过先进谱学表征揭示反应过程中活性位的动态结构演变及C-C/C-O/C-H键精准活化/构建的反应机制。重点攻关温和条件下碳资源的高选择性催化转化路径，涵盖二氧化碳加氢制液态燃料、塑料催化降解/升级回收等前沿方向，旨在构建“催化材料-反应机制-工艺过程”一体化的创新研究体系，为碳循环经济提供核心科学支撑与技术解决方案。
碳索未来，催化绿色！欢迎有化学、化工、材料等相关领域学习背景的同学加入实验室！
研究方向一：碳基能源小分子的催化转化
发展高效催化剂将碳基能源小分子（如CO2、CO、C2H6）经由C-O或C-H键活化及后续C-C键、C-O键和C-H键的构建，重组为含氧化合物、烯芳烃、航煤等燃料和基础化学原料，是当前最具前景的石油路线替代方案。本方向致力于为现有能源小分子转化过程开发新型催化体系，开辟新反应路径以提升碳资源利用效率。
研究方向二：固体废弃物的化学升级循环
本方向聚焦塑料、生物质等固体废弃物的资源化利用，通过发展多相催化技术，实现碳基废弃物向高附加值化学品、燃料或单体分子的高效定向转化。重点研究聚合物或平台分子的C-C/C-O键的选择性活化与断裂机制，攻克特定产物选择性不足难题，旨在建立低能耗、低排放的废弃物升级循环技术体系，为碳中和目标提供化学解决方案。
研究方向三：先进催化剂的原子尺度精准合成
本方向致力于在原子层次上实现催化活性位点的精准设计与可控构筑，通过发展先进的合成方法学（如单原子锚定、团簇限域、界面精准调控等），实现对催化剂电子结构、配位环境和几何结构的精确操纵。重点探究活性位点的形成机理与构效关系，旨在创制具有高活性、高选择性与高稳定性的新一代催化材料，为C1分子转化、能源催化等重要反应过程提供核心材料基础。
研究方向四：微观结构与反应机理的原位谱学研究
本研究方向致力于发展先进的原位红外、拉曼等谱学表征方法，实现在反应环境下对催化剂表面吸附物种、中间产物及反应动力学的实时监测与解析，以揭示活性位的动态结构与反应中间体的演化路径。该方向旨在从分子层次阐明C-O/H键活化、碳链增长及产物选择性调控机制，为理性设计高效催化剂提供关键机理依据。
课题组成员（老师）
刘国亮、彭鹏、秦川、刘唐康（博士后）、刘毅（博士后）、赵蕾（博士后）
课题组成员（学生）
在读博士：代相林、王子鑫、汪凌峰、郭恒旭、钱玉凤、张睿、黄子义
在读硕士：戴雨霖、李文军、胡梦琪、罗伊平、毛晶、侯荣、杨雨倩、邹越、张梦楠、安洲麒、李辰、肖可为、郭亚茹、吴梦梦、潘瑞祥、汪波、刘燕霞、付子俊、李静如、周语诺、肖哲、李世一、王泽宇
已毕业：周晶鹏、刘芷瑶、胡泽坤、相小格
招生方向
化学、化工、材料
代表性论文
[1] T. Liu, H. Lu, G. Li*, W. Niu, R. A. Leeflang, T.-S. Wu, A. I. Dugulan, X. Yi, C. Liu, L. Zhao, X. Hong*, G. Liu*, S. C. E. Tsang, A. Zheng*, Unsaturated ZrOx sites boost C-C coupling for selective CO2 hydrogenation to olefins. J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 19925-19935.
[2] J. Zhou#, Y. Liu#, T. Liu*, X. Dai, Y. Qian, Q. Cai, Y. Wu*, G. Liu*, A. Zheng*, Edge sulfur vacancies on MoS2 enable room-temperature hydrodeoxygenation of 5-hydroxymethylfurfural. Angew. Chem. Int. Ed. 2026, e4384058.
[3] T. Liu#, Z. Liu#, S. Jiang, P. Peng, Z. Liu, A. D. Chowdhury*, G. Liu*, Selectivity control by zeolites during methanol-mediated CO2 hydrogenation processes. Chem. Soc. Rev. 2025, 54, 2726-2761.
[4] Y. Xu, P. Peng,* H. Wang, H. Xiong, Z. Xu, X. Chen, Y. Li, A. Zheng, Y. Wei, Z. Yan,* S. Xu,* Z. Liu. Revealing the crucial roles of pore interconnectivity between zeolitic and nonzeolitic components in enhancing diffusion and catalytic efficiency of industrial zeolite-based catalysts. J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 18550−18562.
[5] T. Liu, D. Xu*, M. Song, X. Hong*, G. Liu*, K-ZrO2 interfaces boost CO2 hydrogenation to higher alcohols, ACS Catal. 2023, 13, 4667−4674.
[6] D. Xu, Y. Wang, M. Ding, X. Hong, G. Liu* and S. C. E. Tsang*, Advances in higher alcohol synthesis from CO2 hydrogenation. Chem 2021, 7, 849-881.
[7] D. Xu, H. Yang, X. Hong*, G. Liu* and S. C. E. Tsang, Tandem catalysis of direct CO2 hydrogenation to higher alcohols. ACS Catal. 2021, 11, 8978−8984.
[8] D. Xu, M. Ding, X. Hong* and G. Liu*, Mechanistic aspects of the role of K promotion on Cu-Fe-based catalysts for higher alcohol synthesis from CO2 hydrogenation. ACS Catal. 2020, 10, 14516-14526.
[9] P. Peng, X.-H. Gao, Z.-F. Yan*, S. Mintova*. Diffusion and catalyst efficiency in hierarchical zeolite catalysts. Natl. Sci. Rev. 2020, 7, 1726-1742.
[10] G. Liu, A. W. Robertson, M. M.-J. Li, W. C. H. Kuo, M. T. Darby, M. H. Muhieddine, Y.-C. Lin, K. Suenaga, M. Stamatakis, J. H. Warner and S. C. E. Tsang*, MoS2 monolayer catalyst doped with isolated Co atoms for the hydrodeoxygenation reaction, Nat. Chem. 2017, 9, 810-816.
