随着世界承诺大幅减少碳排放，对可持续和清洁能源的需求现在变得比以往任何时候都更加重要。这包括能量载体的生产和储存，其中大部分涉及催化反应。

有鉴于此，以色列魏茨曼科学研究所David Milstein教授、印度科学教育研究所Prosenjit Daw和英国圣安德鲁斯大学Amit Kumar等人，综述了近年来均相催化剂在可持续能源新应用领域的研究进展。

本文要点

1）该工作的一个主要内容是储氢，因为最近报道了几种有效的均相催化剂，用于（脱）氢转化，有希望实现氢经济。另一个内容是甲醇经济。详细讨论了用于从CO₂、CO 和 HCOOH 生产甲醇的均相催化剂。此外，还讨论了从生物质或低级烷烃生产常规燃料（高级烷烃，如柴油、蜡）的催化方法。还有一部分专门用于使用均相催化剂从CO和 H₂ 生产乙二醇的介绍。结构明确的过渡金属配合物，特别是钳形配合物，由于其高活性和良好的机理而被更详细地讨论。

2）通过交叉烷烃转化和烷烃-烯烃偶联的方法进行烷烃升级，为从CH₄等生物质生产燃料提供了机会。然而，由于与 CH₄ 的 C-H 活化以及进一步的偶联反应具有高势垒。开发含地球丰富金属配合物的烯烃/烷烃复分解催化剂也将是一个突破，并将提高基于复分解反应的各种过程的可持续性。

3）提出了在相对温和的条件下实现均相催化的重大挑战，以发展可持续能源载体：(1)不使用添加剂直接将CO₂加氢为CH₃OH；(2)“废”B-N燃料(如氨基硼烷、硼嗪、多氨基硼烷)直接加氢成“带电”B-N燃料(胺硼烷)；(3) (3)开发甘油/聚酯储氢剂，同时有利于氢经济和循环经济；(4)不使用添加剂或特殊溶剂直接将CO₂加氢为HCOOH；(5)乙醇升级制高级醇(如辛醇-十六醇)； (6)不使用化学计量添加剂，H₂催化芳基醚(模型木质素化合物)的C-O裂解；(7)甲烷升级和甲烷直接部分氧化制甲醇(CH₄ + 1/2O₂→CH₃OH)，收率高、选择性高；(8) 使用地球丰富金属催化剂的烷烃脱氢/复分解反应。

参考文献：

Amit Kumar et al. Homogeneous Catalysis for Sustainable Energy: Hydrogen and Methanol Economies, Fuels from Biomass, and Related Topics. Chem. Rev., 2021.

DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c00412

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00412