二氧化碳(CO2)是一种标志性的温室气体，也是推动当前全球气候变化的主要因素，这刺激了对CO2的捕获和循环利用，使其成为有价值的产品和燃料。二氧化碳的6H+/6e−还原产生CH3OH，这是一种关键的化合物，既是燃料又是平台分子。
有鉴于此，法国里尔大学Andrei Y. Khodakov和巴黎大学Marc Robert等人，综述了CO2还原制备CH3OH的不同途径，即多相催化加氢和均相催化加氢，以及酶催化、光催化和电催化。描述了主要的催化剂和它们的操作条件，然后考虑了它们在选择性、生产率、稳定性、操作条件、成本和技术准备方面的优缺点。目前，多相加氢催化和电催化是CO2大规模还原制备CH3OH的最有前途的方法。
本文要点
1）近年来，在使用多种催化途径将CO2选择性还原为CH3OH方面取得了重大进展。将CO2还原为CH3OH面临的主要挑战是如何提高在温和条件下进行的催化过程的稳定性和产率。在CO2还原为CH3OH的不同途径中，多相催化和电催化是最突出的。多相催化剂催化CO2加氢制CH3OH已经相当成熟，而CO2电解更具前景。
2）可持续电力的可获得性和价格似乎是有效合成CH3OH的必要先决条件。H2O是抑制催化活性的反应副产物，因而通过H2O吸附或选择性膜在反应器中选择性去除H2O，可以提高单程CH3OH产率。在常规的CO2转化为CH3OH工艺中，铜（Cu）基催化剂仍然是其中的佼佼者，但是Cu催化剂的失活仍然是一个问题，且还没有最终确定其活性位点。此外，需要了解复合催化剂组分之间的相互作用以及参与物种的动态行为。另外，H2的成本和可用性也可能成为大规模CO2加氢的实际障碍。
3）对于电催化，未来的方向可能聚焦于具有明确活性位点微环境的选择性纳米结构催化剂和负载型分子催化剂上。避免催化剂中毒和降解的策略也是一个重要的方向。在电池设计、电极结构和催化剂稳定性方面的新发展是提高各种操作条件下性能的需要。
参考文献：
Navarro-Jaén, S., Virginie, M., Bonin, J. et al. Highlights and challenges in the selective reduction of carbon dioxide to methanol. Nat Rev Chem (2021).
DOI: 10.1038/s41570-021-00289-y
https://doi.org/10.1038/s41570-021-00289-y
