【48812】双金属位点型超薄光催化剂完成高选择性二氧化碳复原

  近来，中国科学技术大学合肥微标准物质科学国家研讨中心孙永福教授、谢毅教授课题组在光催化选择性复原方面取得重要发展。该课题组规划了一种具有双金属活性位点的超薄纳米片催化剂并研讨了其对Selective Visible-light driven Photocatalytic CO

  众所周知，化石燃料过度使用导致的能源危机和过量排放二氧化碳引发的温室效应是当时影响人类可持续发展的两个重大问题。受植物光合效果的启示，科研作业者规划使用人工光合效果在自然环境条件下将二氧化碳催化转化为碳氢燃料，这不仅有助于下降空气中CO2的浓度，并且还可以得到高的附加价值的碳基燃料。但是，CO2复原产品品种的多样性和复原产品的复原电位均附近使得复原产品的选择性没办法得到有用操控。以最简略的碳氧化合物（CO）和碳氢化合物（CH4）为例，从热力学的视点来说，生成CO所需的复原电势（-0.52 Vvs.NHE）比生成CH4所需的复原电势（-0.24Vvs.NHE）要负，因而CH4的生成在热力学上要优于CO的生成；但是，CO2复原成CO是一个2电子复原反响，而生成甲烷则是一个8电子复原反响，因而从动力学上来说生成CO要易于生成CH4。由此可见，将CO2高选择性复原生CH4依然面临着巨大的应战。

  有鉴于此，该课题组规划构建了一种双金属位点型超薄纳米片以期完成精准调控CO2复原产品的选择性。以制备的缺点态CuIn5S8超薄纳米片为例，理论模仿和原位红外光谱测验成果均证明低配位的Cu和In位点可以与二氧化碳分子效果生成高安稳的Cu-C-O-In中间体，而该中间体在一起开裂Cu-C键和C-O键构成自由态的CO分子时则需求战胜很高的反响能垒；相比较而言，在该中间体的C原子上加氢构成CHO中间体的反响则是放热反响、可以自发进行，然后使其更倾向于取得挨近100%的甲烷选择性。光催化测验成果证明，含硫缺点的CuIn5S8超薄纳米片在可见光驱动下将CO2复原为CH4的选择性到达近100%，均匀产率为8.7μmol g-1h-1。该作业经过构建双金属位点CuIn5S8超薄纳米片，改变了要害反响中间体的构型，调理了反响势垒，从而改变了反响途径，终究使得复原产品由CO变为CH4，这为规划高选择性和高活性的二氧化碳光复原催化剂系统供给了新的思路。