IT之家 12 月 4 日消息，在二氧化碳資源化利用研究中，如何規(guī)避高能耗的捕集與純化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)來(lái)源于真實(shí)環(huán)境（如空氣、煙道氣）中 CO2 的直接轉(zhuǎn)化，對(duì)于推進(jìn)可實(shí)際應(yīng)用的人工碳循環(huán)過(guò)程具有重要科學(xué)意義和工程價(jià)值。

然而，真實(shí)環(huán)境中 CO2 濃度極低，并與大量氧氣共存，其光 / 電催化還原過(guò)程往往受到氧還原反應(yīng)的抑制，因而在低濃度、有氧條件下實(shí)現(xiàn) CO2 的優(yōu)先還原一直是國(guó)際上面臨的重大科學(xué)挑戰(zhàn)。

在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科技部和中國(guó)科學(xué)院的支持下，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所光化學(xué)實(shí)驗(yàn)室盛樺課題組基于羥基化位點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的 CO2 原位捕集-轉(zhuǎn)化機(jī)制，近期在空氣 CO2 的直接光催化轉(zhuǎn)化方面取得了新的突破。

研究團(tuán)隊(duì)利用卟啉銦金屬–有機(jī)框架（In–MOF）中兩類對(duì) CO2/O2 親和性不同的銦活性位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了 CO2 與 O2 的“空間分區(qū)還原”。該策略使氧還原不再競(jìng)爭(zhēng)性抑制 CO2 還原，反而從動(dòng)力學(xué)上促進(jìn) CO2 還原，構(gòu)建出特殊的氧增強(qiáng) CO2 還原體系。進(jìn)一步將 In–MOF 與 UIO-66-NH2 耦合形成異質(zhì)結(jié)，可以在催化位點(diǎn)上產(chǎn)生對(duì)低濃度 CO2 的“雙重富集”效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)將空氣 CO2 直接光催化還原為 CO。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)結(jié)合近期報(bào)道的 CO 與氨光催化耦合合成尿素新路徑（Angew. Chem. Int. Ed.,2025,64,e202505630），搭建了可在自然環(huán)境中運(yùn)行的漂浮式光催化平臺(tái)。該平臺(tái)能夠在太陽(yáng)光照射和開(kāi)放空氣條件下，耦合空氣 CO2 還原與水相氨氧化，從而直接將空氣 CO2 轉(zhuǎn)化為可水相收集的尿素產(chǎn)物。

該研究不僅為空氣 CO2 的高效資源化利用提供了新的催化策略與反應(yīng)體系，也展示了光催化技術(shù)在開(kāi)放環(huán)境碳氮協(xié)同轉(zhuǎn)化與可持續(xù)資源合成方面的潛在應(yīng)用前景。

相關(guān)研究成果 11 月 25 日發(fā)表于 Nature Communications 2025,16,10493 上，論文第一作者為博士生張志勇，通訊作者為盛樺研究員。

數(shù)據(jù)來(lái)源：IT之家