贺泓/姜在勇/孙威/Geoffery Ozin Chem Catal：一种常压CO2加氢制甲醇可回收光催化剂
2023-02-03
摘要：研究人员通过大量理论筛选和实验探索，确认了一种不含稀有/贵金属的常规介电材料CaCu3Ti4O12能够用作光催化CO2转化为甲醇的常压催化剂，避免了催化剂失活现象及可实现催化剂的多领域共用
近日，中科院生态环境研究中心贺泓院士、潍坊学院姜在勇教授、浙江大学孙威研究员、多伦多大学Geoffery A. Ozin院士合作在Cell Press细胞出版社期刊Chem Catalysis发表了题为“A living photocatalyst derived from CaCu3Ti4O12 for CO2 hydrogenation to methanol at atmospheric pressure”的研究成果，并且该文章上线第一天，就被《自然》 （Nature）期刊Research highlights专题介绍和评述，引起了科研工作者的关注。该研究发现了一种新型的常压、可持续、稳定性良好的CO2催化转化为甲醇的光催化剂CaCu3Ti4O12，为设计和开发新型常压可持续CO2加氢制甲醇的催化剂提供了新思路。中科院生态环境研究中心博士后、潍坊学院教授姜在勇为本文第一作者，中科院生态环境研究中心贺泓院士、浙江大学孙威研究员、多伦多大学Geoffery A. Ozin院士为本文通讯作者。
随着人类社会的快速发展及化石能源的巨量消耗，导致大气中CO2的浓度急剧增长，并带来了一系列严峻的环境问题，如气候变暖，冰川融化和海洋酸化等，已经严重威胁到人类的生存环境。光催化CO2加氢转化为高附加值产品将CO2与可再生能源有机结合，不仅有望解决环境问题，还可以缓解化石能源枯竭所带来的能源危机，具有非常广阔的研究前景，已成为当前科研领域的研究热点之一。相对于CO、CH4催化产物来说，CH3OH被认为是一种更高价值的CO2催化产品。目前，很多CO2光催化转化为甲醇的研究主要集中在高温高压条件，然而，很少的催化剂能够在常压温和条件下，进行光催化CO2转化制甲醇。当前，新型常压CO2转化制甲醇光催化剂的探索对科学研究和实际应用具有非常重要的意义。
在这个工作中，研究团队经过了大量的理论筛选和实验探究，发现了钛酸铜钙光催化剂能够有效的在常压温和条件下将CO2光催化转化为甲醇，并探索了商业化的钛酸铜钙活性，且与商用铜锌铝催化剂在常压条件下进行了活性对比，通过实验表征及理论计算，建立了钛酸铜钙光催化剂结构与活性关系。
实验中，研究人员首先通过高温熔融盐法制备了结晶性良好的钛酸铜钙光催化剂（XRD）。通过简单的活性测试及TPR、XRD表征发现，碳酸铜钙中铜元素的释放对催化活性具有重要的影响，因此研究人员对原始的钛酸铜钙进行了不同的预处理，来控制铜元素的释放参数。
相关阅读
扩展阅读
