新疆理化所在光催化還原二氧化碳研究中取得進(jìn)展

　　近年來，溫室效應(yīng)和能源問題日益嚴(yán)重，二氧化碳作為主要的溫室氣體使得全球氣候變暖，進(jìn)而引起了極地冰川融化、惡劣極端天氣頻發(fā)等一系列問題。為了減少二氧化碳的排放，實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，可以通過研發(fā)新材料及技術(shù)手段解決這一問題。光催化還原二氧化碳技術(shù)不僅可以降低大氣中二氧化碳的總量，還可以將其轉(zhuǎn)化為有用的碳?xì)淙剂?。然而，光催化反?yīng)中如何有效提高光生載流子分離以及深入認(rèn)識光還原二氧化碳機理仍然是個挑戰(zhàn)。

　　中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究室科研人員將黑色TiO2與金屬銅納米粒子復(fù)合，構(gòu)建了Cu@TiO2核殼結(jié)構(gòu)催化劑；研究表明，金屬銅可顯著促進(jìn)材料的光電分離效率和可見光吸收，進(jìn)而提高了光催化還原CO2活性。同時還發(fā)現(xiàn)CO2的吸附是提高光催化活性的關(guān)鍵因素（Applied catalysis A: General, 510, 34-41）。在此研究的基礎(chǔ)上，科研人員采用一步水熱法，制備了堿性CeO2修飾TiO2的復(fù)合納米催化材料，并通過原位紅外光譜技術(shù)，研究了CO2吸附及其光還原的微觀過程。研究發(fā)現(xiàn)，CeO2增強了CO2在催化劑表面的吸附與活化，并改變了表面吸附物種的形態(tài)。該研究首次實驗上證明CO2−中間物種是經(jīng)表面碳酸根和碳酸氫根轉(zhuǎn)化而來。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Catalysis上。

　　該研究工作受到國家自然科學(xué)基金、中科院“百人計劃”、中科院創(chuàng)新團(tuán)隊國際合作伙伴計劃、“西部之光”青年博士等項目資助。

　　CeO2/TiO2光催化還原CO2反應(yīng)機理圖