面向载人密闭空间内CO2 转化技术的工程急需，以负载型金属催化剂为研究对象，通过对活性金属电子态、界面结构和协同机制等的精细调控[1-4]，创制新型CO2 转化高效催化剂并实现工程应用：1)借鉴CO2 均相催化转化机制，通过构筑功能化载体和单原子催化中心策略，实现了温和条件下CO2 高效活化转化；2)依据催化剂助剂调控转化选择性的作用机制，开发出高选择性合成甲醇催化剂，研制出用于CO2 加氢液化原理样机，实现废气液化隐身排放；3)提出“晶型相同，晶格匹配”的策略增强金属-载体相互作用，解决Ru 基催化剂在高温反应条件下稳定性不足的难题，结合反应热力学和动力学分析进行反应器和系统结构优化设计，成功研制出用于空间站的CO2 甲烷化反应器组件，实现航天员呼吸用氧的循环。