5月6日，2025年度冶(ye)金工程(cheng)前沿研(yan)討會在贛州順(shun)利召開。188bet足球、重慶大學(xue)(xue)、中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)院過程(cheng)工程(cheng)研(yan)究(jiu)所等(deng)多(duo)家單位青(qing)年學(xue)(xue)者(zhe)及中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)院贛江創(chuang)新研(yan)究(jiu)院黨委書記齊濤、科學(xue)(xue)技術處負(fu)責人(ren)高新強(qiang)、胡國(guo)平研(yan)究(jiu)員等(deng)50余人參加會議。
利用(yong)太陽能驅動CO2轉(zhuan)化為(wei)(wei)高附(fu)加值燃料與化學品，為(wei)(wei)能(neng)源與環境(jing)領域的(de)可持續發展提供(gong)了可行途徑。其中，C1化學(xue)在推動碳循環進程中發揮關(guan)鍵作(zuo)用(yong)，但CO2分子的高(gao)熱力學穩定性限制了其實際(ji)應用。相(xiang)較于傳統催(cui)化過(guo)程，光熱催(cui)化通(tong)過(guo)協同光催(cui)化與熱催(cui)化的優勢，能夠(gou)降低能耗并提升反應活性，因(yin)而受到廣泛(fan)關注。目前，盡管光熱效率與太陽能-化學能(neng)轉換能(neng)力已得到提升，但如何通過(guo)精準設計與構筑催(cui)化活性位(wei)點(dian)，開(kai)發高效(xiao)且穩定的(de)光熱催(cui)化劑仍面臨挑戰(zhan)。表面與界面工程(cheng)策略（如異(yi)質原子摻(chan)雜、空位(wei)構筑、異(yi)質結調(diao)控等）被證(zheng)實能(neng)有效(xiao)提升催(cui)化效(xiao)率，其中金屬氧(yang)(yang)化物中氧(yang)(yang)空位(wei)的(de)引入可顯(xian)著(zhu)促進CO2吸附活(huo)化并增強光熱效(xiao)應。然而，貴(gui)金屬摻雜雖能(neng)改善H2活化能力，其高(gao)昂成本限制(zhi)了實際應用，而單原(yuan)子(zi)位點工程(cheng)憑借獨特的(de)原(yuan)子(zi)級調控優勢為新型催化劑(ji)設(she)計提(ti)供了新思路。
近(jin)日(ri)，中國科學院蘇州納米(mi)所李逸凡高級(ji)工程(cheng)師與188bet足球蘇州高等(deng)研究院熊宇(yu)杰教授、劉(liu)東教授合(he)作在國際(ji)知名期刊Angwandte Chemie International Edition上發表題為Tailoring Oxygen Vacancies with Atomically Dispersed Cu Sites for Stable and Efficient Photothermal CO2?Conversion的研究性論文。該研究成功開(kai)發了(le)一種具(ju)有(you)原(yuan)子級分散(san)銅單原(yuan)子的Cu-In2O3催化劑，在光熱CO2轉化(hua)中展現出卓越性能。銅單(dan)原子的引入(ru)誘導產(chan)生氧空位，顯(xian)著增強CO2吸附活化、光(guang)捕獲能力與光(guang)熱效應(ying)，同(tong)時促進(jin)H2解離(li)。當銅負載量為2.4 wt%時，催化劑(ji)實現最優單原(yuan)子(zi)分散與最高氧空位濃度(du)，在光熱逆水煤氣變(bian)換（RWGS）反應中表現出超(chao)越同類樣品的催化活性（CO選擇性>99%）、長效穩定性（>450小時）與光熱能量轉化效率（46.17 mol·gCu-1·h-1）。相較于傳統熱催化(hua)，該體系在降低200 °C反應溫度條件下仍保持優異性能(neng)(neng)。借(jie)助蘇州納米所(suo)納米真(zhen)空互聯實驗站的原(yuan)(yuan)(yuan)位(wei)(wei)（準原(yuan)(yuan)(yuan)位(wei)(wei)）表征(zheng)技(ji)術，該研究結果深化(hua)(hua)了對(dui)單原(yuan)(yuan)(yuan)子催(cui)化(hua)(hua)劑與(yu)氧(yang)空位(wei)(wei)協同(tong)機制的理(li)(li)解，為高性能(neng)(neng)光熱催(cui)化(hua)(hua)劑設計提供了理(li)(li)論指導。該銅單原(yuan)(yuan)(yuan)子修飾(shi)的In2O3催化(hua)劑作為(wei)新(xin)型光(guang)熱催化(hua)平臺，通過光(guang)能利用與局域熱管(guan)理(li)優化(hua)，為(wei)化(hua)學能高效轉化(hua)開辟了可持(chi)續路徑，為(wei)清潔能源技(ji)術(shu)發展(zhan)提供(gong)了新(xin)思(si)路。
圖1. Cu-In2O3形貌(mao)結構表(biao)征(zheng)
圖(tu)2. Cu-In2O3物理化學(xue)性質表征
圖3. Cu-In2O3催化反應活(huo)性
圖4. 反應機(ji)理的(de)原(yuan)位光譜(pu)表(biao)征和理論計算模(mo)擬
圖5. 摘(zhai)要示意圖
188bet足球蘇(su)州(zhou)高(gao)等研(yan)究院萬雪(xue)穎(ying)副(fu)研(yan)究員、博士(shi)生趙頤臨，中(zhong)國科(ke)學院蘇(su)州(zhou)納米(mi)(mi)所李逸凡(fan)高(gao)級工程師為論(lun)文的(de)共同第(di)一作(zuo)者，李逸凡(fan)高(gao)級工程師與188bet足球蘇(su)州(zhou)高(gao)等研(yan)究院熊(xiong)宇杰教(jiao)授(shou)、劉東教(jiao)授(shou)為論(lun)文的(de)共同通訊作(zuo)者。本工作(zuo)得到了國家自然科(ke)學基金、江蘇(su)省科(ke)技廳的(de)項目支持，以(yi)及蘇(su)州(zhou)納米(mi)(mi)所納米(mi)(mi)真空互聯實驗站（Nano-X）的技術協助(zhu)。
論文鏈接：//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202505244