近日，哈工大化工與化學(xué)學(xué)院李英宣課題組開發(fā)出高效光-熱協(xié)同催化劑，實(shí)現(xiàn)空氣中二氧化碳（CO2）的捕獲和轉(zhuǎn)化，研究成果以《在鉑負(fù)載鎳基金屬有機(jī)框架上運(yùn)用雙活性位點(diǎn)協(xié)同作用 實(shí)現(xiàn)熱輔助紅外光催化轉(zhuǎn)化大氣中的CO2》（Synergistic Interplay of Dual-Active-Sites on Metallic Ni-MOFs Loaded with Pt for Thermal-Photocatalytic Conversionof Atmospheric CO2?under Infrared Light Irradiation）為題發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上。該串聯(lián)催化方案減少了CO2分離、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和捕獲介質(zhì)再生中的高耗能環(huán)節(jié)，為推動(dòng)CO2減排技術(shù)創(chuàng)新提供借鑒。
目前，人類活動(dòng)產(chǎn)生的大部分CO2都直接排放到了大氣中，導(dǎo)致大氣中CO2的濃度由工業(yè)化前的百萬分之280，升高至當(dāng)前的百萬分之416以上。直接將空氣中的CO2轉(zhuǎn)化為燃料或高值化學(xué)品是解決溫室效應(yīng)的有效途徑之一。但由于空氣中超低濃度的CO2難以吸附和活化，直接轉(zhuǎn)化成本高且挑戰(zhàn)性強(qiáng)。
受光合作用啟發(fā)，在前期光-熱協(xié)同催化還原CO2研究（曾發(fā)表于《自然通訊》和《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》）基礎(chǔ)上，李英宣課題組開發(fā)了多功能-鉑負(fù)載鎳基金屬有機(jī)框架-光催化劑，不僅可選擇性地從空氣中捕獲超低濃度的CO2（吸附量達(dá)到0.987毫摩爾每克），而且還可將富集的CO2原位轉(zhuǎn)化為高附加值的CO和CH4，在940納米波長(zhǎng)處的量子效率達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的9.57%，突破了紅外光難以高效利用的局限。同時(shí)，該研究還深入探討反應(yīng)過程中光-熱協(xié)同、鉑-鎳雙位點(diǎn)協(xié)同作用的微觀機(jī)制，為熱輔助光催化還原CO2提供新思路。
哈工大為論文唯一通訊單位?；づc化學(xué)學(xué)院博士研究生馬維敏（與陜西科技大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)）為論文第一作者。哈工大化工與化學(xué)學(xué)院孫凈雪副教授、李英宣教授為論文共同通訊作者?；づc化學(xué)學(xué)院博士研究生姚舜禹、本科生王宇濤、陳剛教授，陜西科技大學(xué)樊國(guó)棟教授參與相關(guān)研究工作。
該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和哈工大科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的支持。（梁英爽 馬維敏 文/圖）
光-熱協(xié)同催化轉(zhuǎn)化空氣中的CO2機(jī)理圖
