新型纳米薄片 可提高二氧化碳的光催化转化

陈小将

记者7月19日从云南大学材料与能源学院了解到，该院云南省先进能源材料国际联合研究中心郭洪教授团队近期在新能源存储材料领域取得突破性进展，他们研发出一种纳米薄片，可通过光催化将二氧化碳转化为碳氢化合物。国际著名期刊《化工学报》发表了相关研究成果。
　　近年来，化石燃料的过度使用已经引起了全球的能源危机及环境问题，极大地阻碍了人类社会的可持续发展。
　　“过量二氧化碳排放，导致严重的环境和能源问题。通过光催化作用转化二氧化碳，是目前公认的解决能源短缺和过量二氧化碳排放问题的最有效策略之一。”论文通讯作者郭洪教授介绍。但是，由于羰基裂解能高，光催化转化二氧化碳也远没有在实际应用中得到普及。此前的研究表明，二维纳米材料因其特殊的形态结构，具有高还原性。
　　为促进实现碳达峰、碳中和的可持续发展目标，在课题组前期研究基础上，郭洪结合材料中空结构形貌构筑双金属位点和富硫空位的优点，设计了一种超薄纳米片异质结构，这种结构具有更好的可见光光催化剂活性，显著提高了光催化还原二氧化碳生成碳氢化合物的选择性和活性。
　　这种纳米薄片中，硫空位的引入产生的双金属位点，使催化剂具备了电化学还原二氧化碳反应中对产物碳氢化合物较高的选择性；而石墨相氮化碳的中空球壳结构，则可以通过增大可见光在腔体内的反射次数，提高可见光的利用率，从而对催化剂的性能进行优化。并且通过原位红外与密度泛函理论计算，明确了电化学还原二氧化碳反应中对碳氢化合物有显著选择性的机制。
　　这项研究，为开发低成本与持久循环稳定性、高活性和选择性的二氧化碳催化转化提供了一种新策略。
　　（记者赵汉斌）