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合理設計性能優異的光催化體系，直接的捕獲和原位轉化煙氣的稀釋CO₂是實現碳中和的一種有前景但具有挑戰性的方法。有鑒于此，華南師范大學蘭亞乾教授、哈爾濱理工大學張鳳鳴教授等報道一種新型的主-客體光催化劑，該催化劑將能夠富集CO₂的離子液體和光催化活性的金屬有機框架PCN-250-Fe₂M（M=Fe，Co，Ni，Zn，Mn）復合，用于光化學氣-固相還原濃度稀釋的CO₂。

本文要點

（1）

[Emim]BF₄（39.3 wt%）@PCN-250-Fe₂Co在純CO₂氣氛下表現出創紀錄高的CO₂對CO的還原反應效率（313.34 μmol g^?1 h^?1），在稀釋的CO₂（15 %）表現約100 %的CO選擇性，轉化率達到153.42 μmol g^-1 h^?2。

（2）

使用1.0 g催化劑和天然太陽光照射進行放大實驗，純CO₂和稀釋的CO₂（15%）的濃度可以分別降低到85 %和10 %以下，表明其工業應用潛力。進一步的實驗和理論計算表明，離子液體不僅有利于CO₂富集，而且與PCN-250-Fe₂Co中的C_O²⁺位點產生協同效應，因此CO₂轉化為CO的速率決定步驟吉布斯能壘顯著的降低。

參考文獻

Wang, Y., Wei, JX., Tang, HL. et al. Artificial photosynthetic system for diluted CO₂ reduction in gas-solid phase. Nat Commun 15, 8818 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-53066-y

https://www.nature.com/articles/s41467-024-53066-y