大网投平台信誉排行榜陈辛夷、吕苗课题组与南京理工大学合作，在光还原二氧化碳获得高附加值化学品以及光反应路径的竞争与协同机制研究中取得重要进展。相关研究成果发表于能源环境领域国际一流期刊Applied Catalysis B: Environmental and Energy（IF=22.1）：Advancing the ethanol pathway during the competitive photocatalytic CO2 reduction in a defective transition metal dichalcogenide, Appl. Catal. B 357, 124260 (2024)。
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124260
光还原二氧化碳获得高附加值化学品，不仅实现了太阳能的转化利用，还促进了碳排放的化学回收储存，是“双碳”领域的前沿研究课题。该技术在分布式微能源系统与器件、高附加值化学品绿色制备、碳排放治理等领域具有巨大前景。
二维半导体的电子结构非常有利于光还原二氧化碳进行，被认为是理想的光触媒材料，其性能提升不但依赖于高效的光吸收和电荷分离，更需要对表面过程进行精细调控。但是，光还原二氧化碳的表面过程是一个涉及多电子的多重热力学和动力学过程，尽管在宏观还原路径上与电还原相似，但其具体的激活与选择机理却更多地受到表面光电过程和局域态协同作用的影响，因此准确修饰表面局域态是调控光生载流子行为进而影响光还原产物选择性和性能的关键因素。当前，还原路径的激活与选择仍然缺少普适高效的材料修饰和器件设计方法，机理也尚未完全明晰。
陈辛夷课题组针对半导体化合物中普遍存在的非金属空位本征缺陷，详细研究了二维过渡金属双硫族化合物（MoSSe）表面非金属空位与相邻正常位点在二氧化碳还原路径的差异性与协同性。研究表明，非金属空位与正常位点的二氧化碳还原路径受电子结构诱导而差异化，差异化路径在热力学与动力学上协同促进了碳碳偶联。在空位浓度渐变的MoSSe中，较高浓度的硫族元素空位附近形成更低价态的Mo位点，CO2在该位点附近形成*CH2中间体所需的能量更低、稳定性也更高，更易与迁移自相邻正常位点上的*C(H)O发生耦合，从而获得了光合成乙醇在产率和选择性的显著提升。
碳耦合过程是光还原二氧化碳获得高附加值化学品的关键步，也是材料和器件设计的难点。本工作利用半导体化合物普遍存在的本征缺陷，初步证明了在光触媒表面的微观空间上设计具有耦合适配性的相邻特异局域态，有利于发生非对称碳耦合，提升碳耦合概率并提高产物多样性，从而促进光还原二氧化碳生成高附加值化学品。此外，相邻协同的表面局域态特异性材料设计，能够获得材料表面多重光、电性能，为实现复杂体系下的多重快速智能检测、表面多重光电转换过程精确控制，提供了理论依据和新的材料设计思路。
该工作由厦门大学主导，在陈辛夷副教授、吕苗教授和南京理工大学李爽副教授共同指导下完成，大网投平台信誉排行榜技术研究院2021级硕士研究生陈虹宇为第一单位方第一作者，本工作还得到贵州大学、中科院福建物构所同行大力协助。我院曾毅波、蒋书森两位工程师在研究过程中给予了重要技术支持。该工作得到福建省科技厅引导性项目和国家自然科学基金的资助。
发布：2024年06月07日 08:53
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