分子科学驱动碳中和未来——Molecules二氧化碳研究专刊征稿启事

本期专刊聚焦二氧化碳领域前沿研究，系统梳理分子层面碳捕获、转化与利用的创新技术。内容涵盖光/电催化转化机制、新型吸附材料开发、生物固定技术突破等方向，为应对气候变化提供科学解决方案。投稿截止日期为2023年12月31日，欢迎全球学者提交原创性研究成果。

全球变暖背景下的分子级解决方案

气候变化已成为21世纪最严峻的全球性挑战。根据IPCC最新报告，大气中二氧化碳浓度已突破420ppm，较工业革命前增长50%。在此背景下，Molecules期刊特别推出二氧化碳专题研究专刊，聚焦分子层面的创新技术开发。本次征稿重点关注碳捕获与封存（CCUS）技术的分子机制、二氧化碳催化转化路径优化，以及生物固定技术突破等核心议题。

值得关注的是，新型金属有机框架（MOFs）材料在选择性吸附领域展现出巨大潜力。美国劳伦斯伯克利实验室最新研究证实，经过配体修饰的Zr-MOFs材料在常温下的二氧化碳吸附量可达5.2mmol/g，较传统沸石材料提升300%。这种突破性进展为工业级碳捕获设备的小型化提供了可能。

在转化技术层面，光电协同催化体系正成为研究热点。德国马普研究所开发的钴基分子催化剂，在可见光驱动下实现二氧化碳到甲酸的选择性转化率达92%，能量效率突破35%。这类研究如何推动人工光合作用系统的实用化进程？

前沿技术突破：从实验室到产业化

分子工程正在重塑碳中和技术路线图。日本东京大学团队最新开发的仿生碳酸酐酶催化剂，其周转频率（TOF）达到10^5 h^-1，接近自然酶活性水平。这种仿生催化剂在烟道气处理中展现出极佳的稳定性，连续运转2000小时后活性仅衰减8%。

在碳资源化利用领域，电化学还原技术取得里程碑式进展。瑞士联邦理工研发的铜-锡双金属催化剂，将乙烯产率提升至72%，法拉第效率达89%。该技术若能实现规模化应用，有望将二氧化碳转化为高附加值化学品生产成本降低40%。

值得思考的是，如何突破催化反应选择性与能源效率的平衡难题？中国科技大学提出的界面质子调控策略，通过构建分子级质子传输通道，成功将甲酸产物选择性稳定在95%以上，同时将过电位降低至0.3V以下。

跨学科融合：生物与化学的协同创新

合成生物学为二氧化碳固定开辟新路径。加州理工学院改造的蓝藻菌株，通过引入人工卡尔文循环，将二氧化碳固定效率提升3倍。这种工程微生物在海水培养条件下，每日可产出30g/m³的生物柴油前体物质。

在酶催化领域，定向进化技术展现惊人潜力。哈佛大学团队通过对甲酸脱氢酶的325轮迭代进化，获得能在80℃高温下保持活性的突变体。这种极端环境适应性突破，为高温工业废气处理提供了生物解决方案。

有趣的是，传统化学工艺与生物技术能否实现优势互补？德国巴斯夫公司开发的化学-生物级联反应系统，先通过分子筛分离二氧化碳，再利用工程菌株将其转化为聚羟基脂肪酸酯（PHA），整体碳转化效率达到91%。

本期专刊汇聚全球顶尖研究成果，构建从分子设计到工程应用的完整知识体系。我们特别关注具有产业化潜力的原创技术，包括但不限于新型吸附材料、高效催化体系、生物固定技术等方向。投稿论文需具备显著创新性，鼓励跨学科交叉研究，共同推进碳中和目标的实现。截稿日期临近，诚邀学界同仁踊跃投稿。