十九大报告指出：要建设美丽中国，构建清洁低碳的能源体系。我国作为世界上最大的能源消费国与二氧化碳排放国，未来能源变革的重点在于改善现有能源结构并降低二氧化碳排放。我国已经制定了2050年非化石能源消费占比50％的目标，可再生能源是国家能源安全和可持续发展的必然要求，绿色低碳的可再生合成燃料将成为未来能源结构中的重要组成。二氧化碳不仅是温室气体的主要成分，更是一种廉价丰富的潜在碳资源。利用太阳能、风能、生物质能等可再生能源，转化利用二氧化碳设计出适合高效清洁燃烧的合成燃料分子结构，实现CO2+H2O-->CxHy的分子转换，生产合成甲烷、醇醚燃料、烷烃柴油、航空燃油等可再生合成燃料，有望成为能源环境问题的有效解决方案。目前可再生合成燃料面临的前沿科学问题分为几个方面：

1.光热转化二氧化碳合成燃料

太阳能是历史悠久的能源利用形式，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。二氧化碳的化学转化利用涉及到两个重要问题，一是氢源问题，二是能耗问题。作为来源广泛的可再生资源，太阳能提供了丰富的光热能源，氢气则可由太阳光驱动的水电解或水光解反应产生。

关键突破点：

（1）光催化还原CO2是模拟生物光合作用，利用半导体催化剂在光照条件下产生光生电子和空穴对，诱导CO2与H2O分解产生的质子发生氧化还原反应生成碳氢化合物。虽然光催化还原CO2的研究起步较早，并且已发展了氧化物、氮化物和硫化物等多类光催化材料。但是已开发的光催化还原CO2材料存在三个不足：一是普通TiO2晶体禁带宽度为3.2eV，仅能吸收占太阳能总能量7%的紫外光，对太阳能全光谱利用率低; 二是光生电子和空穴容易复合，降低了对光生电子的利用效率；三是高附加值碳氢化合物的选择性较低。故开发能带结构合适的宽光谱响应的半导体捕光材料、以及光催化剂表面构筑水氧化和二氧化碳还原的助催化剂是重要研究方向，不但能够促进光生电子和空穴的高效分离，而且可有效降低表面反应的活化能加快反应速率。

（2）热化学还原CO2是在高温高压条件下将CO2还原为CO并进一步催化加氢生成碳氢化合物的过程，目前研究主要是基于金属及其氧化物循环，过程所需能量由太阳能集热板提供。学者们在降低CO2分解温度方面做了很多尝试和努力，但由于反应过程中温度太高引起参与循环的金属氧化物烧结，进而导致金属氧化物活性大大降低，并且循环重复性严重下降。故设计合理的金属氧化物循环、降低分解温度和产物分离难度、提高热化学循环效率是未来研究重点。

（3）光热反应溶液性质对还原CO2反应过程具有重要影响。在酸性溶液环境中，因H+过量导致析氢竞争反应更易进行；而在碱性溶液中，CO2还原更易生成CO32-和HCO3-，故CO2还原必须在接近中性溶液中进行反应。通过分析CO2各还原产物的生成机理和反应路径，调节关键中间产物的生成量，拓宽溶液条件限制，抑制竞争反应增强产物选择性，提高能量转化效率是未来研究重点。