色譜級甲醇企業(yè)彪仕奇：紅外光催化轉(zhuǎn)化空氣中CO2為甲醇
大自然中的光合作用為人類提供了發(fā)展CO2捕獲與再循環(huán)利用技術(shù)的靈感，據(jù)色譜級甲醇企業(yè)彪仕奇了解，以人工光合作用為研究對象，科研工作者已經(jīng)設(shè)計(jì)和合成了多種光催化劑用于轉(zhuǎn)化CO2。但是，目前光催化還原CO2仍然存在著一些難點(diǎn)需要克服。
首先，實(shí)驗(yàn)通常需要在無氧條件下，或者需要搭建額外的CO2捕獲提純裝置。此外，由于CO2中極強(qiáng)的C＝O雙鍵鍵能（750 kJ mol-1），克服其能壘通常需要能量較高的紫外和可見光，而占有太陽能量大多數(shù)且能量較低的近紅外光卻很難用于光催化還原CO2。同時(shí)，光催化還原CO2的選擇性及最終產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，也會(huì)限制CO2光催化轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。從經(jīng)濟(jì)方面來講，投資者更傾向于發(fā)展選擇性轉(zhuǎn)化CO2為高附加值的甲醇、甲酸等有機(jī)化工原材料的催化劑。顯然，實(shí)現(xiàn)有工業(yè)化前景的CO2光催化轉(zhuǎn)換技術(shù)仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
近日甲醇生產(chǎn)企業(yè)彪仕奇獲悉，武漢理工大學(xué)張高科教授及其課題組吳曉勇副教授設(shè)計(jì)、合成了暴露{010}晶面的六方M0.33WO3(M=K,Rb,Cs)納米棒，首次發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的紅外光催化轉(zhuǎn)化空氣中CO2為甲醇的性能，而且在全流動(dòng)空氣相中，其仍呈現(xiàn)很高的光催化轉(zhuǎn)化空氣中CO2為甲醇的活性。
據(jù)甲醇生產(chǎn)廠彪仕奇了解，課題組已在J.Am.Chem.Soc.上在線發(fā)表了題為“Photocatalytic CO2 conversion of M0.33WO3 directly from the air with high selectivity:insight into full spectrum induced reaction mechanism”的研究相關(guān)成果。文章的第一作者為武漢理工大學(xué)副教授吳曉勇和博士研究生李源，張高科教授為第一通訊作者，武漢理工大學(xué)趙焱教授和中國科技大學(xué)的孫永福教授分別進(jìn)行了計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測試分析等方面的合作研究，作為共同通訊作者。
據(jù)色譜級甲醇企業(yè)彪仕奇所了解，作者首先采用水控制緩慢釋放法制備了M0.33WO3納米棒光催化劑。氣體吸附、脫附實(shí)驗(yàn)與CO2吸附能計(jì)算結(jié)果證實(shí)，M0.33WO3中的堿金屬能極大地增強(qiáng)CO2的選擇性吸附能力，使得光催化轉(zhuǎn)化空氣中的CO2得以實(shí)現(xiàn)。其次X射線光電子能譜、同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)證明M0.33WO3中部分六價(jià)鎢被還原為五價(jià)鎢，成為CO2活化和水的質(zhì)子化的活性位點(diǎn)，這一點(diǎn)通過原位傅里葉變換紅外光譜分析和吉布斯自由能計(jì)算均得到了證實(shí)。此外，介電函數(shù)計(jì)算和近紅外光催化還原CO2機(jī)理研究表明，近紅外光誘導(dǎo)的小極子躍遷能夠在光催化劑表面生成豐富的電子，以還原被吸附在其表面的CO2。該研究工作為探索多功能材料在CO2還原與人工光合作用等方面提供了新的思路和奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)，其成果有望使得人工光合作用變的更簡單可行。
