變廢為寶:催化劑將二氧化碳光催化為甲烷

強(qiáng)還原性Zn-ε-Keggin與光敏金屬卟啉（TCPP）相結(jié)合，新催化劑選擇性超過(guò)96%。

POMCF光還原CO2生成CH4

許多化學(xué)家都致力于將溫室氣體CO2光催化為可用的能源產(chǎn)品，以太陽(yáng)能為能源，同時(shí)緩解溫室效應(yīng)和能源危機(jī)。然而，CO2分子中C=O鍵的化學(xué)惰性很高，使得此類反應(yīng)非常困難。此外，反應(yīng)中間體CO2?–可以和多質(zhì)子及多電子進(jìn)一步結(jié)合，從而生成不同的還原產(chǎn)物，又限制了反應(yīng)的選擇性。舉例來(lái)講，CO2轉(zhuǎn)化為燃料甲烷（CH4）的過(guò)程就十分困難：反應(yīng)中需要完成8個(gè)電子的傳遞，需要光催化劑提供強(qiáng)大的還原能力和足夠的電子。

在最新發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review，NSR）的文章中，南京師范大學(xué)蘭亞乾教授課題組構(gòu)建了多酸基金屬配位骨架（POMCF）化合物，其在光催化CO2還原系統(tǒng)中對(duì)CH4的生成具有高選擇性（>96%）。

POMCF設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵在于強(qiáng)還原性多酸簇（Zn-ε-Keggin）與光敏金屬卟啉（TCPP）的結(jié)合。Zn-ε-Keggin簇包含8個(gè)MoV原子，理論上可以作為強(qiáng)還原性組分并貢獻(xiàn)八個(gè)電子，從而實(shí)現(xiàn)多電子還原。將Zn-ε-Keggin嫁接于光敏TCPP，就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光捕獲和光激發(fā)電子遷移，電子在兩個(gè)單元之間的有效相互作用下定向流動(dòng)，從而保證反應(yīng)的高選擇性。

這種將強(qiáng)還原組分嫁接于光敏配體以制備催化劑的方法，可能成為將CO2高選擇性還原為CH4或其他高價(jià)值碳?xì)浠衔锏挠行Р呗浴?/p>