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我国学者利用太阳能在二氧化碳转化为碳氢化合物燃料方面取得重要进展

在国家自然科学基金等项目的资助下,南京大学邹志刚课题组利用人工光合成反应,将二氧化碳转化为碳氢化合物燃料,这在利用光催化反应实现碳的循环利用方面具有积极的意义,相关研究结果发表在近期的Angew. Chem. Int. Ed.和J. Am. Soc. Chem.杂志上。

  近年来,二氧化碳在地球大气中的含量不断增加,已成为一个严重的全球性环境问题。如何探索有效地控制大气中CO2的含量,引起了有关环境、材料、化学等多学科研究工作者的极大兴趣。一种可能的解决方法是在常温常压下,利用光催化材料将CO2高效转化为碳氢化合物,如甲烷等碳氢化合物燃料,即CO2 + H2O→CH4 + O2。

  南京大学邹志刚课题组及其合作者,利用介孔NaGaO2 胶体为模板,通过离子交换方法,在室温下成功合成出了ZnGa2O4 介孔光催化材料。将介孔ZnGa2O4用于CO2的光还原,成功地实现了将CO2转化为碳氢化合物燃料。该研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. (Vol. 49, 6400-6404, 2010)上。

  该课题组还采用溶剂热法,合成出数百微米长、厚度仅为~7nm(相当于5个晶胞厚度)、长/径比高达10,000的Zn2GeO4单晶纳米带。由于Zn2GeO4具有一维单晶纳米结构,从而极大地降低了电子和空穴的复合几率,在CO2光还原转化为碳氢化合物燃料反应中表现出较高的催化活性。该工作发表在J . Am. Chem. Soc.(Vol. 132, 14385—14387, 2010)上。

  拓宽光催化材料的光响应范围,提高CO2转化为碳氢化合物燃料的效率是未来科学家奋斗的目标。

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