净化空气：一种新型、廉价的催化剂在可见光下有效地减少二氧化碳

一种新型的协同聚合物光催化剂在二氧化碳减排方面表现出前所未有的性能，这给东京工业大学的科学家们在对抗全球变暖方面带来了希望。这种有前景的光催化剂由丰富的元素制成，不需要复杂的合成后处理或修饰，它可以为一种新型的光催化剂铺平道路，从而有效地将二氧化碳转化为有用的化学物质。

　　

   

   

该研究的科学插图被选为《ACS Catalysis》杂志的封面图片。    

 

二氧化碳(CO₂)在化石燃料燃烧过程中释放到大气中是全球变暖的主要原因。解决这一日益严重的威胁的方法之一就是发展二氧化碳₂二氧化碳的还原技术₂转化成有用的化学物质，如一氧化碳和甲酸。特别是光催化CO₂还原系统使用可见光或紫外线来驱动一氧化碳₂减少，就像植物利用阳光进行光合作用一样。在过去的几年里，科学家们已经报道了许多基于金属-有机框架和配位聚合物(CPs)的复杂光催化剂。不幸的是，它们中的大多数要么需要复杂的合成后处理和修改，要么是由贵金属制成的。

最近发表在ACS Catalysis日本的一个研究小组找到了克服这些挑战的方法。该团队由东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)特聘助理教授Yoshinobu Kamakura和Kazuhiko Maeda教授领导，开发了一种新型的CO₂光催化剂基于含铅硫(Pb-S)键的CP还原。新的CP被称为KGF-9，由一个无限(- Pb–S -)_n具有不同于其他已知光催化剂的结构。

例如，KGF-9没有孔隙或空隙，这意味着它有一个低的表面积。尽管如此，它还是取得了惊人的光还原性能。在400 nm可见光照射下，KGF-9表现出明显的量子产率(每光子吸收的产物产率)为2.6%，对CO₂的还原选择性超过99%甲酸(HCOO⁻）“是目前报道的无贵金属、单组分光催化还原CO₂的最高数值。“我们的工作可以揭示无孔CPs作为光催化CO₂建筑单元的潜力转换系统。”

KGF-9除了具有显著的性能外，与其他光催化剂相比，它更容易合成和使用。由于活性Pb位点，KGF-9不需要辅助催化剂的存在，如金属纳米颗粒或金属复合物。此外，在室温和可见光照明下，它不需要其他合成后的修饰。

东京工业的团队已经在探索新的策略，以增加KGF-9的表面积，并进一步提高其性能。作为第一种以Pb(II)为活性中心的光催化剂，KGF-9很有可能为更经济可行的CO₂铺平道路减少。在这方面，研究团队总结道:“我们相信我们的研究为开发一种新型廉价的CO₂光催化剂提供了一个前所未有的机会由地球上丰富的元素组成的还原"

让我们希望在这一领域的进一步研究将给我们在应对气候变化的斗争中带来优势。