能源化学工程系定明月教授团队在生物质能高值化利用领域取得重要进展，CO₂转化制取天然气研究成果近期发表于国际权威期刊《Applied Catalysis B: Environmental》（一区top, IF=11.7），题为“Enhanced low-temperature performance of CO2 methanation over mesoporous Ni/Al2O3-ZrO2 catalysts”，我院17级专业硕士生林江辉为论文第一作者。生物质基动力燃料研究成果发表于国际权威期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（一区top, IF=8.1），题为“Directly converting syngas to linearα-olefinsover core-shell Fe₃O₄@MnO₂catalysts”，我院17级学术硕士生王捷为论文第一作者。生物质基液体燃料研究成果发表于国际权威期刊《ACS Applied Energy Materials》（ACS Applied Materials & Interfaces姊妹刊），题为“Enhanced Conversion of Syngas to Gasoline-Range Hydrocarbons over Carbon Encapsulated Bimetallic FeMn Nanoparticles”，并被美国化学会该期刊网站选为头条展示，我院17级博士研究生马光远为论文第一作者。论文第一署名单位为武汉大学，定明月教授为通讯作者。

近年来，温室气体CO₂排放急剧增加，已引起全球气候变暖等严峻的环境问题。如将生物质资源利用过程中大量排放的CO₂直接转化为高附加值化学品，不仅可实现二氧化碳减排，还可减轻对传统化石资源的依赖，具有重要意义。然而低温下CO₂直接转化为天然气仍面临巨大的挑战。论文“Enhanced low-temperature performance of CO2 methanation over mesoporous Ni/Al2O3-ZrO2 catalysts”采用一步水热合成方法将活性金属Ni均匀负载在介孔Al₂O₃-ZrO₂复合载体上，实现了CO₂低温下一步高效转化为天然气。在300 °C低温下，CO₂转化率达到77%，产品几乎100%为CH₄。通过金属Ni-Al₂O₃，金属Ni-ZrO₂相互作用的调节，揭示了CH₄生成的控制因素，且催化剂保持了100小时的长时间稳定运行。

线性α-烯烃是一种非常重要且附加值极高的化工原料，被广泛应用于高级润滑油、聚烯烃等生产领域。但该产品长期依赖石油生产，且市场严重供不应求。在最新的研究中，论文“Directly converting syngas to linear α-olefins over core-shell Fe₃O₄@MnO₂catalysts”设计并合成了一种新型Fe₃O₄@MnO₂核-壳结构催化剂，实现了生物质合成气高效定向制取线性α-烯烃。在工业条件下，CO单程转化率为75%，烯烃选择性达到80%，线性α-烯烃在总烯烃的比例突破91%。通过核-壳结构的空间限域和Mn助剂的电子改性，揭示了线性α-烯烃的关键调控机理，催化剂连续运转保持稳定。 

费托合成技术是将生物质、煤炭、天然气等含碳资源经合成气平台催化转化为液体燃料及相关化学品的关键技术，是缓减我国石油资源短缺，实现含碳资源高效利用最为切实可行的途径之一。然而，该反应烃类产物在C1-C100范围内，高选择性的得到汽油、柴油等特定产物非常困难。论文“Enhanced Conversion of Syngas to Gasoline-Range Hydrocarbons over Carbon Encapsulated Bimetallic FeMn Nanoparticles”采用生物质多糖类物质为原料，通过一步水热合成方法研制了新型FeMn@C核壳催化剂，通过核层Mn电子助剂和壳层多孔碳空间结构的修饰改性，实现了生物质基合成气高选择性制取汽油组分。该催化剂CO单程转化率达到92%以上，汽油段烃类产物选择性达63.3%，并实现了长时间稳定运转。该工作被美国化学会《ACS Applied Energy Materials》期刊网站选为头条展示。

上述研究工作得到了武汉大学高层次人才项目和拔尖创新人才项目等的资助。