近期，江南大學化學與材料工程學院焦星辰教授課題組在CO2催化轉化方面取得重要進展，研究成果“Light-Driven C-C Coupling for Targeted Synthesis of CH3COOHwith Nearly 100% Selectivityfrom CO2”在線發表于Angewandte Chemie International Edition，“Selective Photoreduction of CO2 to CH4Triggered by Metal-Vacancy Pair Sites”在線發表于Nano letters。
為了滿足全球能源需求，化石燃料的過度消耗導致大量CO2的釋放，造成了全球變暖、酸雨、海平面上升等全球氣候變化。利用CO2作為原料生產有價值的碳基燃料是一種潛在的技術，可以開發新能源，同時緩解“溫室效應”。在各種策略中，由于太陽能這一可再生能源，光催化CO2還原被認為是將CO2轉化為增值化學品或燃料的一種很有前途的方法，因為太陽能取之不盡、用之不竭，且光催化CO2還原通常在常溫常壓下進行，無需消耗額外能量，是一種“綠色”的策略。然而，CO2光還原過程復雜，可能產生的產物范圍廣泛。因此，設計和制備高效催化劑對光還原CO2至關重要。基于此，化學與材料工程學院焦星辰教授、陳慶霞副教授與中國科學技術大學謝毅院士合作設計了Pd摻雜的Co3O4超薄片，通過不對稱Co位點實現了在常溫常壓純水條件下選擇性將CO2光轉化為CH3COOH,生成速率為13.8 μmol g?1h?1且選擇性接近100%，均優于類似條件下之前報道的單一光催化劑；以及具有金屬空位對的金屬氧化物半導體超薄片，通過引入氧缺陷實現了在常溫常壓純水條件下選擇性地將CO2光轉化為CH4，生成速率為19.14 μmol g?1h?1，電子選擇性高達94.1%，優于類似條件下之前報道的大多數光催化劑。兩項工作從實驗/理論上分別驗證了通過構建了由摻雜工程誘導的電荷不對成金屬位點進而促進C-C偶聯，提高了光還原CO2制CH3COOH的選擇性和活性，為在溫和條件下定向合成CH3COOH提供了新的見解以及通過構建金屬?氧空位雙原子位點可以促進CO2質子化偶聯，提高了光還原CO2制CH4的選擇性和活性，為有效地調控CO2光還原過程中的產物選擇性提供了新的見解。上述兩項工作分別在線發表在Angewandte Chemie International Edition以及Nano letters上，江南大學化學與工程學院焦星辰教授、陳慶霞副教授為該論文的共同通訊作者。其中江南大學化工學院2022級碩士研究生丁金鈺和2023級碩士研究生杜佩津為第一項工作的共同第一作者；江南大學化工學院2022級碩士研究生吳佳聰和2022級碩士研究生范文亞為第二項工作的共同第一作者。上述研究工作得到了國家重點研發計劃（2022YFA1502904），國家自然科學基金（22275178）和江南大學高層人才啟動基金等基金資助。
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