二氧化碳（CO2）的大量排放造成了温室效应等一系列严峻的环境问题；将CO2资源化利用是一个“变废为宝”的重要途径。2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会上承诺：中国CO2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这为CO2捕集封存和转化利用（CCUS）带来了新的挑战与机遇。将CO2催化转化为高附加值化学品是CCUS的重要组成部分，具有非常广阔的研究前景。郭新闻教授团队近期在CO2捕集及催化加氢制备醇类和液体烃类化学品方面取得了一系列创新性研究进展。
郭新闻教授团队近期利用倒锥形孔结构的介孔二氧化硅纳米球（MSN）作为聚乙烯亚胺（PEI）的载体制备了新型CO2吸附剂。与传统的SBA-15负载的吸附剂相比，MSN的独特孔道结构使其具有更快的吸附速率、脱附速率以及在较短吸附时间内更高的吸附量（工作容量提高了50%，CO2吸附速率提高了将近30%，CO2脱附速率提高了70%）。此外，该新型吸附剂的吸附活化能和脱附能量较低，有利于降低吸附脱附循环过程中的能量消耗，具有良好的实际应用前景。相关研究结果发表在能源领域顶级期刊Appl. Energy 2020, 264, 114637。
CO2加氢制烃类化学品的产物多样、过程复杂；常用的铁基催化剂往往存在氧化铁和碳化铁等多种相态；反应历程和催化剂组成的复杂性给理解该催化体系带来了困难。郭新闻教授团队研究了碳化铁颗粒尺寸对CO2加氢性能的影响，并结合原位X射线衍射和原位漫反射红外光谱深入分析了CO2加氢对反应金属颗粒尺寸敏感的内在原因。该工作为理解复杂反应中的尺寸效应、设计高效铁基催化剂用于CO2加氢制烃类化学品提供了新思路，研究成果发表在催化领域顶级期刊ACS Catalysis 2020, 10, 7424-7433。
晶相结构同样显著影响催化反应性能。郭新闻教授团队采用实验结合密度泛函理论计算的方法，对不同晶相氧化铟催化CO2加氢制CO的性能差异进行了深入研究，发现六方相和立方相氧化铟表面生成催化活性位点的能力及对CO2吸附活化的差异是影响催化性能的根本原因。团队通过原位XRD等技术观察到六方相氧化铟在催化反应条件下转变为立方相，并探讨了晶相转变的机理，为深入理解、优化设计In2O3催化CO2加氢体系提供了新的思路。该工作以封面论文形式发表在ACS Catalysis. 2020, 10, 3264-3273。
除了体相的晶相转变，催化剂的表面重构与催化活性和产物选择性的变化同样密切相关。郭新闻教授团队采用CO2探针-原位红外、HAADF-STEM等多种表征技术及动力学实验，发现在CO2加氢制甲醇反应中，ZnAl2O4尖晶石催化剂表面Zn-O-Al结构消失、形成高活性的无定型ZnO物种，显著提高甲醇生成速率（TOF值）和甲醇选择性。该工作对理解反应中催化剂表面重构下的动态构效关系、开发高效甲醇合成催化剂带来了启发，研究成果发表在Applied Catalysis B: Environmental 2021, 284, 119700.
郭新闻教授团队在CO2捕集与催化转化领域的研究工作得到了国际相关领域的认可，近期受邀在国际期刊ACS Catalysis (2021, DOI: 10.1021/acscatal.0c03665 ) 和Frontiers in Energy Research (2021, DOI:10.3389/fenrg.2020.621119)上发表相关综述文章，系统总结、分析了CO2催化转化领域的现状和未来的发展方向。
上述论文的第一作者分别为博士生娄飞健（Appl. Energy 2020）、朱杰（ACS Catal. 2020）、王建洋（ACS Catal. 2020；ACS Catal. 2021）和张新宝（Appl. Catal. B: Environ. 2021; Front. Energy Res. 2021）。以上工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和大连理工大学引进人才启动经费的支持。
