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刷新最高紀錄，中國科大創(chuàng)新紅外人工光合成技術(shù) 當前焦點
發(fā)布日期： 2023-03-02 21:41:31 來源： 中國新聞網(wǎng)


(相關(guān)資料圖)

記者2日從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校熊宇杰教授、龍冉研究團隊設(shè)計了一類等離激元催化材料，實現(xiàn)了可見光區(qū)和紅外光區(qū)二氧化碳與水的高選擇性轉(zhuǎn)化。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于國際知名學術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)。

據(jù)介紹，該技術(shù)使用廣譜低強度光，甲烷產(chǎn)率高達0.55毫摩爾每克每小時，碳氫化合物的產(chǎn)物選擇性達100%，是目前光驅(qū)動二氧化碳資源化利用的最高紀錄。

通過人造材料，進行與自然界光合作用相似的化學反應(yīng)，利用陽光、二氧化碳和水生成人類所需物質(zhì)，是人類長期以來的夢想，但面臨著如何利用太陽光中低能量的光子等重大挑戰(zhàn)。

紅外光是太陽光譜中典型的低能光子，在太陽光譜中占比高達53%。通常的半導體光催化技術(shù)只能利用紫外區(qū)和可見區(qū)的光子來驅(qū)動化學轉(zhuǎn)化，制約了太陽能利用效率。

近年來，國際上幾個先進的等離激元催化研究團隊，提出利用金屬納米材料的等離激元效應(yīng)來驅(qū)動催化反應(yīng)的思路，希望解決半導體光催化面臨的瓶頸問題，但該思路存在化學轉(zhuǎn)化活性低的弱點。

在近十年的研究中，熊宇杰研究團隊聚焦二氧化碳與水的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，基于等離激元材料的催化活性位點設(shè)計，形成金屬與二氧化碳分子的有效雜化耦合體系。通過一系列工況條件下的譜學表征，實現(xiàn)高效多光子吸收和選擇性能量轉(zhuǎn)移。

基于該作用機制，研究團隊設(shè)計的材料在可見光區(qū)和紅外光區(qū)范圍內(nèi)，皆可驅(qū)動二氧化碳與水高選擇性轉(zhuǎn)化為碳氫化合物。隨后團隊設(shè)計優(yōu)化了反應(yīng)裝置，實現(xiàn)了散射光子的高效吸收，從而突破了當前光驅(qū)動二氧化碳資源化利用領(lǐng)域的瓶頸。

（來源：中國新聞網(wǎng) 記者吳蘭）

【編輯：金鑫】　

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