二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源,对其进行催化转化是控制二氧化碳排放最具前景的技术。目前广泛采取的催化转化方法需要对二氧化碳气体进行高温加热,尽管具有较高二氧化碳转化率,但却同样增加能耗,并造成额外的二氧化碳排放。采用光催化转化技术,利用太阳能实现二氧化碳催化转化被认为是最为绿色的技术。
科研人员研究发现,包覆于氧化铟表面的碳层可促进电子由催化剂向二氧化碳转移,进而显著强化二氧化碳在催化剂上的吸附。实验结果表明,碳层可有效增强光生电荷分离效率,增加参与光催化反应的光生电子数量。同时,包覆碳层后,水分解生成的质子更易于同二氧化碳反应。从而实现了光催化二氧化碳转化效率的大幅提升。
“这一成果使二氧化碳催化转化可以直接在室温下通过光照进行,不需要再进行高温加热。”潘云翔介绍,光催化转化的产物选择性更明确,可以根据需要选择直接转化为纯度较高的一氧化碳、甲烷或甲醇等高附加值化学品,直接加以利用。