国家纳米科学中心唐智勇

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北科大Small: 金属钴-碳复合材料作为可回收和可逆的磁性光催化剂用于高效减少二氧化碳排放

由于化石燃料的枯竭和日常需求的增加，工业生产和日常生活相关的大量人为二氧化碳的排放导致了全球变暖和环境危机。因此，将二氧化碳转化为增值化学燃料是解决当前和未来能源供应需求的迷人的方法。太阳能驱动的光催化二氧化碳还原成化学燃料被认为是解决能源和环境问题的最佳方法之一。尽管已经报道了许多太阳能活性催化剂用于CO2还原，但是它们中的大多数具有低能量转换效率，不可控制的选择性和不稳定性。非均相半导体催化剂在光催化CO2还原中表现出较差的活性和选择性，因为它们具有宽的能带隙性质，仅允许吸收一小部分太阳光谱。同时，均相分子催化剂还提供了光催化CO2还原的替代策略，因为它们具有更好的光利用效率和对CO2还原的低活化要求。然而，均相催化体系自身存在一些缺点，例如涉及高成本，耗时的合成程序，不稳定和不可重复使用，这严重阻碍了它们在光催化中的实际应用。因此，具有高转换效率和二氧化碳减排选择性的高活性和创新型光催化系统的设计和制造仍然是一个巨大的挑战。

近日，北京科技大学于然波教授联合国家纳米科学中心唐智勇研究员提出了一种基于光敏多孔金属和磁性Co-C复合物的人造光系统来进行CO2还原。 有趣且令人印象深刻的是，金属有机骨架（MOFs）与钌光敏剂相结合的多孔金属磁性Co-C复合材料非常少用于光催化CO2还原。作者推测，通过用表面光敏多孔金属和磁性1200Co-C复合材料（PMMCoCC-1200）代替均匀的钴配合物可以实现突破，该复合材料用于实现表面激发态电子超快速输送，从而使得CO2还原成CO。这是第一次提出回收金属和磁性复合材料与有机分子复合物混合，以实现高效的二氧化碳减排。相关研究成果“Metallic Cobalt–Carbon Composite as Recyclable and Robust Magnetic Photocatalyst for Efficient CO2 Reduction”为题发表在Small上。