中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)孫永福和謝毅團(tuán)隊(duì)在 Nature 子刊 Nature Energy 雜志（IF=54）發(fā)表了題為：Selective visible-light-driven photocatalytic CO2 reduction to CH4 mediated by atomically thin CuIn5S8 layers 的研究論文。

該研究開發(fā)了單原子層薄的的CuIn5S8層催化劑，通過選擇性可見光的驅(qū)動(dòng)，成功將二氧化碳（CO2）光催化還原生產(chǎn)甲烷（天然氣/CH4），且催化產(chǎn)物產(chǎn)物單一性接近100%。CO2光還原通常會產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，因此CO2光還原的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是在保持高轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對單一產(chǎn)物的選擇性。所以通過仔細(xì)的催化劑設(shè)計(jì)控制在催化劑表面上形成的反應(yīng)中間體是至關(guān)重要的。

在這項(xiàng)研究中，研究人員設(shè)計(jì)了，單原子層薄的的CuIn5S8層，其中含有富含電荷的Cu-In雙重位點(diǎn)，這對于從二氧化碳（CO2）光催化還原生產(chǎn)甲烷（CH4）具有高度選擇性。因?yàn)镃u-In雙位點(diǎn)形成高度穩(wěn)定的Cu-C-O-In中間體是決定選擇性的關(guān)鍵特征。單原子層CuIn5S8對可見光驅(qū)動(dòng)的CO2還原為CH4的選擇性接近100%，速率達(dá)到8.7μmol/g/h。這一技術(shù)發(fā)展成熟后，將為節(jié)能減排、緩解全球變暖，以及減少人類對化石能源的依賴等找到新的解決方式。