本网讯（材料科学与工程学院）近日，材料科学与工程学院袁玉鹏教授团队在非金属等离子体光催化材料CO2光催化转化为多碳产物领域取得新进展，相关成果以“非金属等离子体光催化材料实现CO2高选择性还原为C2H6化学品”为题发表在《德国应用化学》期刊上（DOI:10.1002/anie.202404660）。学院博士后任立腾和2022级博士研究生杨小楠为论文的共同第一作者，安徽大学材料科学与工程学院为第一通讯单位。
将CO2光催化转化为多碳（C2+）烃类燃料是实现“碳达峰、碳中和”双碳国家战略目标的理想途径之一。然而，C-C偶联相关的高能垒障碍以及光催化CO2还原反应中涉及的多电子转移过程，致使还原产物主要为C1化合物（如CO、CH4等），严重阻碍了高附加值C2+化合物的合成。因此，光催化CO2还原为高价值C2+化合物的研究策略和方法的探索，对于CO2绿色高效利用具有至关重要的科学研究意义和应用价值。
袁玉鹏教授团队从稳定的非金属等离子体材料中氧空位（Ov）着手，通过在非金属等离子体W18O49材料表面原位生长ZnIn2S4（ZIS）超薄纳米片，利用光电子注入策略，在光照下将ZIS中光生电子注入到W18O49中，获得位于W18O49中有效稳定的Ov，增强Ov对*C1中间体的吸附，结合W18O49等离子体效应降低C-C偶联能垒，促进CO2持续氢化转换为C2H6，选择性达到90.6%。这项工作为设计和构建非金属等离子体光催化材料和还原CO2为高附加值C2+产物提供了新的思路和启示。
图.理论计算CO2的还原路径
此外，在调控激发态电荷动力学研究方面，袁玉鹏团队设计并制备了具有氧化位点和还原位点空间分离的一维CdS半导体结构。利用一维结构的定向电荷转移特性高效分离光生电子-空穴对，实现了长寿命的电荷分离态（Small, 2024, 2310414; 第一作者为学院青年教师江道传）。在加速BiVO4光阳极氧化动力学方面，团队设计制备了基于四氮杂环[14]轮烯的Co单原子基金属有机聚合物材料（CoTAA），通过调控水氧化中间体与催化剂的结合强度，实现了高效光电催化水分解制氢（Chem. Eng. J., 2024, 483，149400；第一作者为2021级博士研究生祝亮）。