新型纳米片可以提高二氧化碳的光催化转化

7月19日，记者从云南大学材料与能源学院获悉，云南省先进能源材料国际联合研究中心郭虹教授团队近期在新型储能材料领域取得突破性进展。他们开发了一种纳米薄片，可以通过光催化将二氧化碳转化为碳氢化合物。国际著名期刊《化工学报》发表了相关研究成果。

近年来，化石燃料的过度使用引发了全球能源危机和环境问题，极大地阻碍了人类社会的可持续发展。

“过量的二氧化碳排放导致严重的环境和能源问题。通过光催化转化二氧化碳是目前公认的解决能源短缺和二氧化碳排放超标问题的最有效策略之一。”该论文的通讯作者郭虹教授介绍说。然而，由于羰基裂解能量较高，光催化转化二氧化碳在实际应用中远未普及。以往的研究表明，二维纳米材料由于其特殊的形貌和结构，具有很高的还原性。

为了推进碳峰化和碳中和的可持续发展目标，郭虹在课题组前期研究的基础上，结合双金属位和富硫空位的优势，设计了一种超薄纳米片异质结构，具有更好的可见光光催化剂活性，显著提高了光催化还原二氧化碳生成碳氢化合物的选择性和活性。

在这种纳米薄片中，硫空位的引入产生了双金属位，使得催化剂在电化学还原二氧化碳时对产物烃类具有较高的选择性；石墨相氮化碳的中空球壳结构可以通过增加可见光在空腔中的反射次数来提高可见光的利用率，从而优化催化剂的性能。通过原位红外光谱和密度泛函理论计算，阐明了电化学还原二氧化碳对碳氢化合物具有显著选择性的机理。

该研究为开发低成本、循环稳定、高活性和高选择性的二氧化碳催化转化技术提供了新的策略。