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JACS:碳包覆氧化铟纳米带用于光催化高效还原二氧化碳
更新日期:2017-04-18  

  近期,合肥工业大学潘云翔教授课题组与中国科学技术大学俞书宏教授、美国德克萨斯大学奥斯汀分校John B. Goodenough等人合作,通过在氧化铟(In2O3)表面包覆厚度为5纳米的碳层,成功研制出一种新型二氧化碳(CO2)转化光催化剂,可在室温下通过光照进行转化,为控制碳排放提供了新的技术方法。该研究成果以Photocatalytic CO2 Reduction by Carbon-Coated Indium-Oxide Nanobelts为题发表于322日出版的《美国化学会会志》期刊上(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 4123–4129, DOI: 10.1021/jacs.7b00266)。 

  CO2被认为是加剧温室效应的主要来源,对其进行催化转化是控制碳排放最具前景的技术,但目前广泛采取的方法需要对CO2气体进行高温加热,同样增加能耗并造成额外的碳排放。利用太阳能实现CO2催化转化被认为是最绿色的技术。 

  该研究团队发现包覆于氧化铟表面的碳层可促进电子由催化剂向CO2转移,进而显著强化CO2在催化剂上的吸附。另外,碳层可有效增强光生电荷分离效率,增加参与光催化反应的光生电子数量。同时,包覆碳层后,水分解生成的质子更易于同CO2反应。从而实现了光催化CO2转化效率的大幅提升。 

  作者表示,这一成果使CO2的催化转化可以直接在室温下通过光照进行,同时,光催化转化的产物选择性更明确,可以根据需要选择直接转化为纯度较高的一氧化碳、甲烷或甲醇等高附加值化学品,并直接加以利用。 

  1.(a)碳包覆In2O3(b)包覆碳层对于光催化CO2转化效率(COCH4生成速率)的影响。C-In2O3:碳包覆In2O3P-In2O3:未包覆In2O3 

2. 光催化CO2转化(CO2+H2O)生成COCH4过程示意图 

        (来源:合肥工业大学