技术 | 选择性可见光可帮助将二氧化碳催化成天然气

中国科学技术大学孙永福和谢毅团队在 Nature 子刊 Nature Energy 杂志（IF=54）发表了题为：Selective visible-light-driven photocatalytic CO2 reduction to CH4 mediated by atomically thin CuIn5S8 layers 的研究论文。

该研究开发了单原子层薄的的CuIn5S8层催化剂，通过选择性可见光的驱动，成功将二氧化碳（CO2）光催化还原生产甲烷（天然气/CH4），且催化产物产物单一性接近100%。CO2光还原通常会产生大量副产物，因此CO2光还原的一个重大挑战是在保持高转换效率的同时实现对单一产物的选择性。所以通过仔细的催化剂设计控制在催化剂表面上形成的反应中间体是至关重要的。

在这项研究中，研究人员设计了，单原子层薄的的CuIn5S8层，其中含有富含电荷的Cu-In双重位点，这对于从二氧化碳（CO2）光催化还原生产甲烷（CH4）具有高度选择性。因为Cu-In双位点形成高度稳定的Cu-C-O-In中间体是决定选择性的关键特征。单原子层CuIn5S8对可见光驱动的CO2还原为CH4的选择性接近100%，速率达到8.7μmol/g/h。这一技术发展成熟后，将为节能减排、缓解全球变暖，以及减少人类对化石能源的依赖等找到新的解决方式。