由東京工業大學石谷修教授領導的研究小組與法國巴黎第七大學合作,使用一氧化碳 (CO7),它在照射由有機半導體材料和鐵絡合物組成的光催化劑時很有用用可見光。發現它被選擇性地還原為 CO)。

 近年來,世界各地開發了一種稱為“人工光合作用”的技術,以金屬絡合物或半導體為光催化劑,將CO2轉化為還原性資源。如果投入實際使用,作為全球變暖的主要原因的二氧化碳可以利用太陽光作為能源轉化為有用的碳資源。含有諸如釕和錸等貴金屬和稀有金屬的配合物和無機半導體已被用作表現出高活性的光催化劑。然而,由於 CO2 的量巨大,因此有必要僅使用容易獲得的元素來構建新的光催化劑。

 研究小組發現,當氮化碳(一種由碳和氮組成的有機半導體)與鐵絡合物結合形成光催化劑時,可以高效地將CO2還原為CO。在這種光催化反應中,氮化碳吸收可見光並驅動電子從還原劑轉移到催化劑鐵絡合物。利用電子,鐵絡合物將 CO2 還原為 CO。用作性能指標的各種數值與使用貴金屬和稀有金屬配合物時幾乎相同,比使用賤金屬和有機分子的光催化劑高出10倍以上。

 通過這項研究,首次證明了即使使用大量存在於地球上的碳、氮和鐵等材料,也可以有效地實現以太陽光為能源的二氧化碳減排資源。今後,進一步提高作為光催化劑的功能,實現與地球上大量存在且可以使用廉價的水作為還原劑的氧化光催化劑的融合將是一個挑戰。

論文信息:[美國化學會雜誌] 一種氮化碳/Fe四吡啶催化體系,用於可見光光激發CO2-to-CO轉化

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