華中科技大學(xué)譚必恩教授、王靖宇副教授等研究團(tuán)隊(duì)近日開(kāi)發(fā)出可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)CO2轉(zhuǎn)化的多孔超交聯(lián)聚合物石墨烯復(fù)合光催化材料。

該材料有利于CO2分子吸附并富集在聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的TiO2光催化劑表面以進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化，其光催化CO2轉(zhuǎn)化效率是近年來(lái)類(lèi)似反應(yīng)條件測(cè)試結(jié)果的最高值。

該團(tuán)隊(duì)以常見(jiàn)的光催化材料TiO2-石墨烯作為研究模型，在功能化石墨烯表面原位生長(zhǎng)出一層多孔超交聯(lián)聚合物層，所得多孔超交聯(lián)聚合物-TiO2-石墨烯(HCP-TiO2-FG)新型光催化材料的比表面積高達(dá)988m2/g，具有較高的CO2吸附量和吸附位點(diǎn)至催化位點(diǎn)的較短擴(kuò)散距離，從而有利于CO2分子吸附并富集在聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的TiO2光催化劑表面以進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化。

該HCP-TiO2-FG催化劑在沒(méi)有金屬助催化劑和犧牲劑存在下，實(shí)現(xiàn)了氣-固相體系高效催化CO2還原，還原產(chǎn)物CH4產(chǎn)率為27.62μmol/gh、CO的產(chǎn)率為21.63μmol/gh;催化劑消耗電子數(shù)為264μmol/gh，CH4的電子選擇性高達(dá)83.7%。

模擬自然界中的光合作用將CO2還原轉(zhuǎn)變成化學(xué)燃料引起了業(yè)界越來(lái)越多的關(guān)注。為了使光催化劑達(dá)到更高的光還原CO2活性，需要材料具有更高的CO2吸附量和較短的吸附位點(diǎn)至催化位點(diǎn)擴(kuò)散距離。