新疆理化所在CeO2/TiO2光催化還原二氧化碳研究中取得進(jìn)展

CeO2/TiO2光催化還原CO2的過程示意圖 

　　近年來，溫室效應(yīng)和能源問題日益嚴(yán)重，二氧化碳作為主要的溫室氣體使得全球氣候變暖，進(jìn)而引起了極地冰川融化、惡劣極端天氣頻發(fā)等一系列問題。為了減少二氧化碳的排放，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，可以通過研發(fā)新材料及技術(shù)手段解決這一問題。光催化還原二氧化碳技術(shù)不僅可以降低大氣中二氧化碳的總量，還可以將其轉(zhuǎn)化為碳?xì)淙剂稀Ｈ欢?，光催化效率至今還未達(dá)到實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的要求。

　　中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究室科研人員通過堿性CeO2修飾銳鈦礦相TiO2光催化劑，以增強(qiáng)CO2在催化劑表面的吸附與活化，并通過原位紅外光譜技術(shù)，研究CO2吸附及其光還原的微觀過程。CeO2促進(jìn)了CO2光還原，且發(fā)現(xiàn)反應(yīng)中間物種CO2−經(jīng)由表面碳酸根和碳酸氫根轉(zhuǎn)化生成。相關(guān)研究發(fā)表在Journal of Catalysis（2016，337，293-302）。在此研究的基礎(chǔ)上，科研人員采用兩步法分別制備了CeO2與金紅石相、板鈦礦相及銳鈦礦相TiO2復(fù)合的材料，研究不同CeO2/TiO2復(fù)合系統(tǒng)對(duì)光催化還原CO2反應(yīng)的促進(jìn)程度。研究發(fā)現(xiàn)，金紅石相TiO2與CeO2發(fā)生了強(qiáng)相互作用，導(dǎo)致在其界面上形成了鈦缺陷，進(jìn)而顯著促進(jìn)了光生電荷載流子界面的有效分離。與板鈦礦相及銳鈦礦相兩材料復(fù)合系統(tǒng)相比，金紅石相TiO2/CeO2光催化還原CO2活性展示了最為明顯的提高。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《催化科學(xué)與技術(shù)》（Catalysis Science & Technology）上，并以封面文章形式進(jìn)行了報(bào)道。

　　該研究工作受到國家自然科學(xué)基金、中科院“百人計(jì)劃”、中科院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)國際合作伙伴計(jì)劃、“西部之光”青年博士等項(xiàng)目資助。