哈工大团队开发新催化剂 实现空气中二氧化碳的捕获和转化

哈工大全媒体（梁英爽 马维敏 文/图）近日，哈工大化工与化学学院李英宣课题组开发出高效光-热协同催化剂，实现空气中二氧化碳（CO₂）的捕获和转化，研究成果以《在铂负载镍基金属有机框架上运用双活性位点协同作用 实现热辅助红外光催化转化大气中的CO₂》（Synergistic Interplay of Dual-Active-Sites on Metallic Ni-MOFs Loaded with Pt for Thermal-Photocatalytic Conversionof Atmospheric CO₂under Infrared Light Irradiation）为题发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。该串联催化方案减少了CO₂分离、储存、运输和捕获介质再生中的高耗能环节，为推动CO₂减排技术创新提供借鉴。

目前，人类活动产生的大部分CO₂都直接排放到了大气中，导致大气中CO₂的浓度由工业化前的百万分之280，升高至当前的百万分之416以上。直接将空气中的CO₂转化为燃料或高值化学品是解决温室效应的有效途径之一。但由于空气中超低浓度的CO₂难以吸附和活化，直接转化成本高且挑战性强。

受光合作用启发，在前期光-热协同催化还原CO₂研究（曾发表于《自然通讯》和《德国应用化学》）基础上，李英宣课题组开发了多功能-铂负载镍基金属有机框架-光催化剂，不仅可选择性地从空气中捕获超低浓度的CO₂（吸附量达到0.987毫摩尔每克），而且还可将富集的CO₂原位转化为高附加值的CO和CH₄，在940纳米波长处的量子效率达到创纪录的9.57%，突破了红外光难以高效利用的局限。同时，该研究还深入探讨反应过程中光-热协同、铂-镍双位点协同作用的微观机制，为热辅助光催化还原CO₂提供新思路。

哈工大为论文唯一通讯单位。化工与化学学院博士研究生马维敏（与陕西科技大学联合培养）为论文第一作者。哈工大化工与化学学院孙净雪副教授、李英宣教授为论文共同通讯作者。化工与化学学院博士研究生姚舜禹、本科生王宇涛、陈刚教授，陕西科技大学樊国栋教授参与相关研究工作。

该研究获得国家自然科学基金项目和哈工大科研启动经费的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202313784

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光-热协同催化转化空气中的CO2机理图

（原标题：哈工大化工与化学学院李英宣课题组开发出高效光-热协同催化剂 实现空气中二氧化碳的捕获和转化）