多孔材料助力光催化CO2转化

华中科技大学谭必恩教授、王靖宇副教授等研究团队近日开发出可见光驱动CO2转化的多孔超交联聚合物石墨烯复合光催化材料。

该材料有利于CO2分子吸附并富集在聚合物网络内的TiO2光催化剂表面以进行催化转化，其光催化CO2转化效率是近年来类似反应条件测试结果的最高值。

该团队以常见的光催化材料TiO2-石墨烯作为研究模型，在功能化石墨烯表面原位生长出一层多孔超交联聚合物层，所得多孔超交联聚合物-TiO2-石墨烯(HCP-TiO2-FG)新型光催化材料的比表面积高达988m2/g，具有较高的CO2吸附量和吸附位点至催化位点的较短扩散距离，从而有利于CO2分子吸附并富集在聚合物网络内的TiO2光催化剂表面以进行催化转化。

该HCP-TiO2-FG催化剂在没有金属助催化剂和牺牲剂存在下，实现了气-固相体系高效催化CO2还原，还原产物CH4产率为27.62μmol/gh、CO的产率为21.63μmol/gh;催化剂消耗电子数为264μmol/gh，CH4的电子选择性高达83.7%。

模拟自然界中的光合作用将CO2还原转变成化学燃料引起了业界越来越多的关注。为了使光催化剂达到更高的光还原CO2活性，需要材料具有更高的CO2吸附量和较短的吸附位点至催化位点扩散距离。