高丽大学揭开CO₂转化为储氢载体之谜[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 12 Jun.2026 11:14(KST)

查明甲酸生成机制……颠覆学界定论
"并非氧结合，而是碳结合中间体主导反应"

韩国研究团队查明了将二氧化碳（CO₂）转化为下一代储氢载体甲酸（Formic Acid）过程中的核心机制。这一结果颠覆了学界既有定论，预计将为今后的碳中和与氢能技术开发提出新方向。

高丽大学KU-KIST融合研究生院Baek Seoin教授研究团队12日表示，已查明电化学二氧化碳还原反应（CO₂RR）过程中甲酸生成的原子级反应机制。

研究提出的二氧化碳—甲酸转化机制示意图。研究团队供图

电化学二氧化碳还原反应是一项将大气中的二氧化碳转化为有用化学物质的技术。尤其是甲酸因能量密度高，且可在需要时释放氢气使用，正作为下一代储氢载体受到关注。

一直以来，学界普遍认为，在铋（Bi）基催化剂中，二氧化碳会经由“氧结合型中间体（*OCHO）”转化为甲酸。但研究团队通过精密模拟实际反应环境的分子动力学模拟，确认这一路径会受到抑制。

相反，研究团队查明，原本被认为是生成一氧化碳（CO）路径的“碳结合型中间体（*COOH）”，才是甲酸生成的核心路径。这一结果颠覆了学界对甲酸生成机制的既有认知。

研究团队开展了分子动力学模拟，综合考虑了水分子、电解质阳离子、反应中间体等在实际电极—电解质界面起作用的多种因素。此外，团队还通过光谱分析实验直接检测到模拟所预测的碳结合型中间体的存在，进一步提高了研究结果的可信度。

研究团队照片。（左起）Jeong Hyeondong，高丽大学KU-KIST融合研究生院硕博连读课程学生（第一作者）；Baek Seoin，高丽大学KU-KIST融合研究生院教授（通讯作者）；Kun Jiang，复旦大学教授（通讯作者）。高丽大学供图

此次研究的另一重要意义在于，突破了以往静态热力学计算的局限，采用了可反映实际反应环境和电压条件的动态建模。研究团队期待，此次构建的研究平台今后可用于查明多种电化学催化反应原理，并用于设计高性能催化剂。

Baek Seoin教授表示：“我们将精密模拟实际反应环境的动力学模拟与实验验证相结合，在原子层面查明了复杂催化反应机制。”并称，“今后这一方法有望被广泛用于理解和预测多种催化反应的研究。”

此次研究成果已于上月29日刊登在德国化学会发行的国际学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。