哈工大團隊開發(fā)新催化劑 實現(xiàn)空氣中二氧化碳的捕獲和轉化
哈工大全媒體（梁英爽 馬維敏 文/圖）近日，哈工大化工與化學學院李英宣課題組開發(fā)出高效光-熱協(xié)同催化劑，實現(xiàn)空氣中二氧化碳（CO2）的捕獲和轉化，研究成果以《在鉑負載鎳基金屬有機框架上運用雙活性位點協(xié)同作用 實現(xiàn)熱輔助紅外光催化轉化大氣中的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《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）上。該串聯(lián)催化方案減少了CO2分離、儲存、運輸和捕獲介質再生中的高耗能環(huán)節(jié)，為推動CO2減排技術創(chuàng)新提供借鑒。
目前，人類活動產生的大部分CO2都直接排放到了大氣中，導致大氣中CO2的濃度由工業(yè)化前的百萬分之280，升高至當前的百萬分之416以上。直接將空氣中的CO2轉化為燃料或高值化學品是解決溫室效應的有效途徑之一。但由于空氣中超低濃度的CO2難以吸附和活化，直接轉化成本高且挑戰(zhàn)性強。
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《德國應用化學》）基礎上，李英宣課題組開發(fā)了多功能-鉑負載鎳基金屬有機框架-光催化劑，不僅可選擇性地從空氣中捕獲超低濃度的CO2（吸附量達到0.987毫摩爾每克），而且還可將富集的CO2原位轉化為高附加值的CO和CH4，在940納米波長處的量子效率達到創(chuàng)紀錄的9.57%，突破了紅外光難以高效利用的局限。同時，該研究還深入探討反應過程中光-熱協(xié)同、鉑-鎳雙位點協(xié)同作用的微觀機制，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。化工與化學學院博士研究生馬維敏（與陜西科技大學聯(lián)合培養(yǎng)）為論文第一作者。哈工大化工與化學學院孫凈雪副教授、李英宣教授為論文共同通訊作者。化工與化學學院博士研究生姚舜禹、本科生王宇濤、陳剛教授，陜西科技大學樊國棟教授參與相關研究工作。
該研究獲得國家自然科學基金項目和哈工大科研啟動經費的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202313784
光-熱協(xié)同催化轉化空氣中的CO2機理圖
（原標題：哈工大化工與化學學院李英宣課題組開發(fā)出高效光-熱協(xié)同催化劑 實現(xiàn)空氣中二氧化碳的捕獲和轉化）
