Rational Design of Transition Metal Based Nanoalloys and Two Dimensional Materials for Direct Conversion of CO2 into Gasoline Fuel Rationell design av övergångsmetallbaserade nanolegeringar och tvådimensionella material för direkt omvandling av koldioxid till bensinbränsle Efterfrågan på energi ökar dag för dag på grund av den kontinuerliga tillväxten i befolkning, ekonomi- och levnadsstandardutveckling. Urbaniseringen ökar utnyttjandet av kolbaserade fossila bränslen (kol, olja och naturgas) i takt med utvecklingen av mänsklig civilisation och industrialisering. Därför strävar en betydande forskning på att ersätta den traditionella råoljan - hitta alternativen till vår nuvarande fossila bränslebaserade ekonomi. Den omfattande globala förbrukningen av fossila bränsleresurser medför en stor mängd koldioxidutsläpp som är ansvarig för den globala klimatförändringen. Emellertid fortfarande kommer den större delen av världs energiförsörjning från råolja. Den totala primära energiförsörjningen (31%) och över 90% av transportbränslena kommer från råoljorna. Dessutom kontrolleras energiförsörjningen med kolet (29%) och naturgas (21%). Samtidigt har koncentrationen av atmosfärisk koldioxid ökat med 56% sedan 1990-talet till 2014. Omvandling av CO2 till värdefulla kemikalier och bränslen är det mest fördelaktiga sättet att minska koldioxidutsläppen och en viktig parameter för att ersätta de minskade fossila bränslen. Eftersom denna konversation är baserad på elektrokemiska mekanismer och inte på förbränning, är processen miljövänlig och är effektivare än bränsleförbränning. Emellertid är koldioxid känt som termodynamiskt stabil, kemiskt inert och fullständigt oxiderad molekyl. Det är alltså en mycket utmanande uppgift att aktivera CO2 för vidare användning p.g.a. CO2-aktivering kräver hög energi. Å andra sidan är väte ren och kan fungera som en energikälla för att omvandla CO2 till livskraftiga produkter. Därför har CO2-hydrogenering blivit alltmer intressant för omvandling av CO2 till några väsentliga kolväten, såsom kolväten (C2-4), lägre olefiner, bensin (C5+) och så vidare. Enligt litteraturundersökningen har omvandling av CO2 till kolväte uppnåtts via två vägar; första direkta hydrogenering av CO2 till CO via omvänd vatten-gasskift (RWGS) reaktion och följd av CO-hydrogenering till högre kolväten genom Fischer-Tropsch-syntes (FTS), medan den andra processen är indirekt väg att syntetisera högre kolväten via syngas (blandning av CO och H2) och/eller metanol mellanprodukten till bensin. Det första tillvägagångssättet är emellertid bekvämare än den andra. Det finns dock brist på studier i den direkta CO2-till bensinbildningen. Därför syftar vår nuvarande förslag på förståelse av de grundläggande katalytiska konceptet för både RWGS- och FTS-metoder och kemin av högre kolväten (C5+) såsom bensin. På så sätt letar man efter en mycket effektiv katalysator, som kan katalysera både RWGS och FTS-metoder, vilket är ett viktigt verktyg för bensinbildning. De katalytiska egenskaperna hos ett material beror starkt på dess sammansättning och atomkonfiguration. Att hitta kompositionerna och geometriska arrangemang som maximerar katalytisk effektivitet hos ett material i en given reaktion är ett långvarigt problem inom kemi och materialvetenskap. Framsteg i materialkontroll på nanoskalan har öppnat ett nytt universum av möjligheter för katalys. Den högre flexibiliteten för att stämma egenskaperna hos nanomaterialet, på grund av möjligheten att variera deras former, storlekar, komposition, inneslutningseffekter, oxidationstillstånd, gör den till de mest lovande forskningsområden. I själva verket har nanomaterial ett mycket större yt-volymförhållande, jämfört med bulkmaterial. Vidare kan de resulterande atomarrangemangen vid deras ytor förändras betydligt med deras storlek och sammansättning. Därför kan det antalet av möjliga former, storlekar, sammansättning, confinementseffekter, oxidationstillstånd, reaktiva grupper för nanomaterial undersökas för att optimera sitt beteende i specifika katalytiska reaktioner. Vi kommer att utföra en omfattande och systematisk undersökning för att utforma de effektiva katalysatorerna, som selektivt kan bilda bensinprodukt via direkt tillvägagångssätt. Vi kommer att använda den avancerade beräkningsmetodiken baserad på första principen elektronisk strukturteori genom hela vår omfattande sökning av effektivt katalytiskt material. Således tror vi att resultaten kommer att kopplas till de olika aktiviteterna i gränssnittskemi och materialvetenskapssamhällen, inklusive den pågående återkopplingen mellan teori och experiment i hållbar- och förnybarenergiskörd perspektiv. The over consumption of fossil fuels lead to escalation of CO2 emission, which in turn results in global warming. On the other hand, CO2 can be a promising feedstock for various carbon-based fuels (CH4, CH3OH, HCOOH). However, the conversion of CO2 into various hydrocarbons/alcohols is challenging as CO2 is a thermodynamically stable, non-polar and chemically inert molecule. Due to this, researchers have been mainly involved in designing catalysts for the production of C1 (CO, CH3OH, HCOOH) and short-chain based products via selective hydrogenation. However, it will be interesting to see whether CO2 can be converted back into long-chain hydrocarbons such as gasoline. For this, we have identified two reaction pathways (direct and indirect) and we predict and experimentally show that transition metal nanoalloys and 2D-Materials based catalysts can be efficient and selective for CO2 conversion into gasoline. This network with India is very important as Indian groups have demonstrated that transition metal based nanoalloys and 2D-materials based catalysts are highly active and selective for O2 and CO2 reduction reactions. They have an extensive experience in terms of designing nanoalloys and 2D-materials based efficient catalysts for various hydrogenation reactions, which makes us believe that we will be successful in terms of designing efficient and selective catalysts. The cross-linkage between Sweden and India will be built concerning the exchange of staff and students.