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中新網合肥3月2日電 (記者 吳蘭)記者2日從中國科學技術大學獲悉，該校熊宇杰教授、龍冉研究團隊設計了一類等離激元催化材料，實現了可見光區和紅外光區二氧化碳與水的高選擇性轉化。相關研究成果日前發表于國際知名學術期刊《自然-通訊》(Nature Communications)。

據介紹，該技術使用廣譜低強度光，甲烷產率高達0.55毫摩爾每克每小時，碳氫化合物的產物選擇性達100%，是目前光驅動二氧化碳資源化利用的最高紀錄。

通過人造材料，進行與自然界光合作用相似的化學反應，利用陽光、二氧化碳和水生成人類所需物質，是人類長期以來的夢想，但面臨著如何利用太陽光中低能量的光子等重大挑戰。

紅外光是太陽光譜中典型的低能光子，在太陽光譜中占比高達53%。通常的半導體光催化技術只能利用紫外區和可見區的光子來驅動化學轉化，制約了太陽能利用效率。

近年來，國際上幾個先進的等離激元催化研究團隊，提出利用金屬納米材料的等離激元效應來驅動催化反應的思路，希望解決半導體光催化面臨的瓶頸問題，但該思路存在化學轉化活性低的弱點。

在近十年的研究中，熊宇杰研究團隊聚焦二氧化碳與水的轉化反應，基于等離激元材料的催化活性位點設計，形成金屬與二氧化碳分子的有效雜化耦合體系。通過一系列工況條件下的譜學表征，實現高效多光子吸收和選擇性能量轉移。

基于該作用機制，研究團隊設計的材料在可見光區和紅外光區范圍內，皆可驅動二氧化碳與水高選擇性轉化為碳氫化合物。隨后團隊設計優化了反應裝置，實現了散射光子的高效吸收，從而突破了當前光驅動二氧化碳資源化利用領域的瓶頸。(完)

來源：中國新聞網

作者：吳蘭

責任編輯：馮崢

標簽： 二氧化碳 等離激元 碳氫化合物