光催化還原成果為新能源存儲材料研究破題

近日，云南大學(xué)材料與能源學(xué)院（云南省先進能源材料國際聯(lián)合研究中心）郭洪教授團隊在新能源存儲材料領(lǐng)域取得突破性進展，國際著名期刊《化工學(xué)報》發(fā)表了相關(guān)研究成果。

近年來，化石燃料的過度使用，已經(jīng)引起了全球的能源危機及環(huán)境問題，極大地阻礙了人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

“過量二氧化碳排放，導(dǎo)致嚴重的環(huán)境和能源問題，如煤和石油等傳統(tǒng)化石燃料而導(dǎo)致的溫室效應(yīng)惡化等。通過光催化的太陽能驅(qū)動二氧化碳還原，是目前公認的解決能源短缺和過量二氧化碳排放問題的最有效策略之一。”論文通信作者郭洪教授介紹。但是，由于羰基裂解能高，光轉(zhuǎn)化二氧化碳也遠沒有在實際應(yīng)用中得到普及。此前的研究表明，二維納米材料因其特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)，具有高還原性。

為促進實現(xiàn)碳達峰碳中和的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，在課題組前期研究基礎(chǔ)上，郭洪教授提出，結(jié)合材料中空結(jié)構(gòu)形貌構(gòu)筑雙金屬位點和富硫空位的優(yōu)點，設(shè)計了具有改進的可見光光催化劑活性以催化還原二氧化碳的石墨相氮化碳富硫空位的一種超薄納米片異質(zhì)結(jié)構(gòu)，顯著提高了光催化還原二氧化碳生成碳氫化合物的選擇性和活性。

這種納米薄片中，硫空位的引入產(chǎn)生的雙金屬位點，使催化劑具備了電化學(xué)還原二氧化碳反應(yīng)中對產(chǎn)物碳氫化合物較高的選擇性;而石墨相氮化碳的中空球殼結(jié)構(gòu)，則可以通過增大可見光在腔體內(nèi)的反射次數(shù)，提高可見光的利用率，從而對催化劑的性能進行優(yōu)化。并且，通過原位紅外與密度泛函理論計算，明確了電化學(xué)還原二氧化碳反應(yīng)中對碳氫化合物有顯著選擇性的機制。

這項研究，為開發(fā)低成本與持久循環(huán)穩(wěn)定性、高活性和選擇性的二氧化碳催化轉(zhuǎn)化提供了一種新策略。

（來源：科學(xué)網(wǎng)）