光热|城市环境所在将CO2光热还原为CO和CH4研究中获进展
【光热|城市环境所在将CO2光热还原为CO和CH4研究中获进展】化石燃料的过度消耗会造成不可再生资源的短缺 ， 其燃烧产生的二氧化碳（CO2）也会导致温室效应等环境问题 。因此 ， 利用可再生的太阳能将CO2转化为一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）等碳基燃料 ， 可在解决环境问题的同时提出新的能源开发策略 。
热力学上 ， 将CO2光催化还原为CO和CH4是一个吸热反应 ， 需要提供较多的电子和质子 ， 打破C=O化学键以及形成C-H化学键 。同时 ， 蕴含更高能量的CH4是一种潜在太阳能燃料 。然而 ， 反应的高活化能、太阳能的低利用率和光生电荷的快速复合 ， 仍是造成催化剂催化性能较低和产物选择性较差的重要原因 。
中国科学院城市环境研究所贾宏鹏研究团队通过简易的沉积/沉淀法 ， 制备以硫化镉（CdS）为载体的高分散钌（Ru）单原子催化剂 。通过催化剂调控Ru负载量 ， 使其在全光谱照射下展示出较高的甲烷产物选择性（97.6%） 。Ru单原子的引入并未改变CdS的本质结构 ， 但提高了催化剂对CO2的吸附量 ， 促进光生电荷的分离效率 ， 有利于CO2转化为CH4 。同时 ， 该催化剂具有较好的光热转化性能 ， 协同产生的光热效应可有效提高催化性能 ， 且未改变产物选择性 。该研究为提高太阳光利用率以促进催化活性提供新策略 。
相关研究成果以Anchoring Single-Atom Ru on CdS with Enhanced CO2 Capture and Charge Accumulation for High Selectivity of Photothermocatalytic CO2 Reduction to Solar Fuels为题发表于Solar RRL 2020, 2000313 。城市环境所博士生蔡松财为论文第一作者 ， 研究员贾宏鹏为论文通讯作者 。
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