科技日報記者?趙漢斌

記者15日從云南大學材料與能源學院了解到，該院云南省先進能源材料國際聯合研究中心郭洪教授團隊近期在新能源存儲材料領域取得突破性進展，國際著名期刊《化工學報》發表了相關研究成果。

光催化還原機制示意圖。（圖片來源：云南大學）

近年來，化石燃料的過度使用，已經引起了全球的能源危機及環境問題，極大地阻礙了人類社會的可持續發展。

“過量二氧化碳排放，導致嚴重的環境和能源問題，如煤和石油等傳統化石燃料而導致的溫室效應惡化等。通過光催化的太陽能驅動二氧化碳還原，是目前公認的解決能源短缺和過量二氧化碳排放問題的最有效策略之一。”論文通訊作者郭洪教授介紹。但是，由于羰基裂解能高，光轉化二氧化碳也遠沒有在實際應用中得到普及。此前的研究表明，二維納米材料因其特殊的形態結構，具有高還原性。

為促進實現碳達峰碳中和的可持續發展目標，在課題組前期研究基礎上，郭洪教授提出，結合材料中空結構形貌構筑雙金屬位點和富硫空位的優點，設計了具有改進的可見光光催化劑活性以催化還原二氧化碳的石墨相氮化碳富硫空位的一種超薄納米片異質結構，顯著提高了光催化還原二氧化碳生成碳氫化合物的選擇性和活性。

這種納米薄片中，硫空位的引入產生的雙金屬位點，使催化劑具備了電化學還原二氧化碳反應中對產物碳氫化合物較高的選擇性；而石墨相氮化碳的中空球殼結構，則可以通過增大可見光在腔體內的反射次數，提高可見光的利用率，從而對催化劑的性能進行優化。并且，通過原位紅外與密度泛函理論計算，明確了電化學還原二氧化碳反應中對碳氫化合物有顯著選擇性的機制。

這項研究，為開發低成本與持久循環穩定性、高活性和選擇性的二氧化碳催化轉化提供了一種新策略。