新疆理化所在光催化還原二氧化碳研究中取得進展

　　近年來，溫室效應和能源問題日益嚴重，二氧化碳作為主要的溫室氣體使得全球氣候變暖，進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)新材料及技術手段解決這一問題。光催化還原二氧化碳技術不僅可以降低大氣中二氧化碳的總量，還可以將其轉化為有用的碳氫燃料。然而，光催化反應中如何有效提高光生載流子分離以及深入認識光還原二氧化碳機理仍然是個挑戰(zhàn)。

　　中國科學院新疆理化技術研究所環(huán)境科學與技術研究室科研人員將黑色TiO2與金屬銅納米粒子復合，構建了Cu@TiO2核殼結構催化劑；研究表明，金屬銅可顯著促進材料的光電分離效率和可見光吸收，進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鍵因素（Applied catalysis A: General, 510, 34-41）。在此研究的基礎上，科研人員采用一步水熱法，制備了堿性CeO2修飾TiO2的復合納米催化材料，并通過原位紅外光譜技術，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化而來。

　　相關研究成果發(fā)表在Journal of Catalysis上。

　　該研究工作受到國家自然科學基金、中科院“百人計劃”、中科院創(chuàng)新團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反應機理圖