在过去的一个世纪里，大气中的二氧化碳（CO2）浓度一直在增加，给全球气候变化和温度上升带来了严重的后果。为了减少大气中的二氧化碳，并将其作为可持续能源的原料，人们非常希望能够捕获和利用二氧化碳来制造有价值的化学品。

中国科学院大连化学物理研究所的研究团队与河北工程大学研究人员合作，表征了一种过渡金属M[η2-(O,O)C]对CO2的高效活化。研究成果于12月28日发表在《Journal of Physical Chemistry Letters》上。

研究人员基于最新研制的红外光解光谱仪，合成并表征了一种前所未有的过渡金属M[η2-(O,O)C]基团中双氧金属-CO2配位的[ZrO(CO2)n>=4]+络合物。Zr[η2-(O,O)C]产生了CO2-自由基配位，在CO2活化方面表现出很高的效率。这些系列的M[η2-(O,O)C]络合物的CO2自由基和非线性特征可能使其在许多重要反应中具有高反应性，如C-C偶联和C-H活化。

某些金属形成这种耐人寻味的M[η2-(O,O)C]物质有两个重要的先决条件：金属中心具有较高的还原能力以及金属中心的氧化态比其最高态逐一降低。

研究人员针对不同过渡金属和主族金属对M[η2-(O,O)C]络合物形成的影响进行了系统分析，全面揭示了单一金属中心活化CO2的微观机理，为分离的过渡金属原子分散在支撑物上的单原子催化剂提供了设计标准。这项研究有望被整合到二氧化碳活化和利用技术中。

该研究强调了M[η2-(O,O)C]在CO2活化中所发挥的关键作用，并为开发具有独立过渡金属原子分散在支撑物上的相关单原子催化剂开辟了新的途径。

论文标题为《Spectroscopic Identification of Transition-Metal M[η2-(O,O)C] Species for Highly-Efficient CO2 Activation》。

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