研究实现将二氧化碳转化为燃料

在国家自然科学基金等项目的资助下，南京大学邹志刚课题组利用人工光合成反应，将二氧化碳转化为碳氢化合物燃料，这在利用光催化反应实现碳的循环利用方面具有积极的意义，相关研究结果发表在近期的《应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）和《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.）杂志上。

近年来，二氧化碳在地球大气中的含量不断增加，已成为一个严重的全球性环境问题。如何探索有效地控制大气中CO2的含量，引起了有关环境、材料、化学等多学科研究工作者的极大兴趣。一种可能的解决方法是在常温常压下，利用光催化材料将CO2高效转化为碳氢化合物，如甲烷等碳氢化合物燃料，即CO2 + H2O→CH4 + O2。

南京大学邹志刚课题组及其合作者，利用介孔NaGaO2 胶体为模板，通过离子交换方法，在室温下成功合成出了ZnGa2O4 介孔光催化材料。将介孔ZnGa2O4用于CO2的光还原，成功地实现了将CO2转化为碳氢化合物燃料。该研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. (Vol. 49, 6400-6404, 2010)上。

该课题组还采用溶剂热法，合成出数百微米长、厚度仅为~7nm（相当于5个晶胞厚度）、长/径比高达10,000的Zn2GeO4单晶纳米带。由于Zn2GeO4具有一维单晶纳米结构，从而极大地降低了电子和空穴的复合几率，在CO2光还原转化为碳氢化合物燃料反应中表现出较高的催化活性。该工作发表在J . Am. Chem. Soc.（Vol. 132, 14385–14387, 2010）上。

拓宽光催化材料的光响应范围，提高CO2转化为碳氢化合物燃料的效率是未来科学家奋斗的目标。（来源：国家自然科学基金委）