CO2是最穩定的化學分子，將CO2作為原料高效轉化為大宗化學品一直是巨大挑戰。芳烴是有機化工中重要的基礎原料，可以廣泛用于合成樹脂、纖維、染料、醫藥、香料等，目前主要通過石腦油催化重整等石化路線進行生產，存在原料和目標產品之間碳氫不平衡的問題。引入CO2與富氫的烷烴耦合調控其反應的碳氫平衡，提高目標產物選擇性，同時將CO2轉化為有用的化工原料或產品，以實現CO2資源化利用，對傳統芳烴生產技術具有變革性意義。此前很多研究人員嘗試采用CO2與烷烴反應，將CO2轉化為CO并減少氫氣的生成，但均認為CO2的碳原子沒有進入烴類產物中。
以HZSM-5分子篩為催化劑，催化CO2與輕質烷烴發生耦合反應生成芳烴示意圖
對反應后的催化劑進行分析，發現了大量甲基取代的內酯和甲基取代的環烯酮等含氧物種。通過同位素標記實驗和一系列驗證實驗，證實這些含氧中間體由CO2與烴類耦合轉化生成，提出并證明了耦合反應發生的途徑，即CO2與碳正離子反應得到環內酯，環內酯進一步轉化為甲基環烯酮，甲基環烯酮轉化為芳烴產物。進一步采用密度泛函理論計算了耦合反應機理各步驟的能壘，驗證了耦合反應機理的可行性。
該研究成果發表在我國唯一被SCI收錄的催化英文刊——《催化學報》上。將優秀的成果發表在國產期刊上，劉中民院士深有感悟。“將CO2作為碳資源進行高附加值利用，對實現雙碳目標的技術路徑設計具有重大意義。將我們的最新研究進展發表在國產期刊上，我是經過了慎重的考慮。我國加強科技創新，也需要與科技創新地位相適應的國際期刊。近些年，很多國產期刊對高水平研究工作都開辟了綠色通道，文章接收后會快速發表并推介宣傳，在國內外顯示度逐步提升。”劉中民告訴記者，“以《催化學報》為代表的國產期刊近年來專業性和世界影響力都在快速提升，讓中國的最新成果在中國的期刊上發表，這也體現了我們的科技自信在不斷增強。同時，一流期刊的發展也離不開一流的科研成果，積極地向國產期刊投稿高水平科研成果，需要大家積極支持，首先是從自己做起，我們和國產期刊是‘雙贏’。”