纳米温室光催化剂

全光谱驱动CO₂制甲烷

Bi纳米核与富氧空位Fe₂O₃壳的核壳结构，通过光热与光化学协同效应，利用全太阳光谱高效转化CO₂为燃料。

Kang, Xiaofeng · Mingyu, Jiang · Jiarong, Lv · Chen, Liao · Xue, Ding · 王丰 · Bai, Shengjie · 刘亚 · 郭烈锦

Nature Communications 2026

具体参数

CH₄产率

{'zh': '273.81', 'en': '273.81'} μmol g⁻¹ h⁻¹

CH₄选择性

{'zh': '98.60', 'en': '98.60'} %

表观量子效率

{'zh': '0.64', 'en': '0.64'} %

技术优势

低能光子也能用

Bi纳米核通过等离激元共振吸收低能光子并转化为局域热和热电子，弥补传统光催化仅利用高能光子的不足。

选择性接近100%

富氧空位的Fe₂O₃壳层作为催化床，协同热电子注入和限域热，促进CO₂深度加氢，CH₄选择性高达98.60%。

室温无牺牲剂运行

该体系利用光生电子直接还原CO₂，无需外部加热或添加空穴牺牲剂，简化了反应系统。

应用场景

• 人工光合作用：利用全光谱实现CO₂-to-CH₄，模仿自然光合作用将太阳能储存在化学键中。
• 光催化CO₂还原：提供高选择性、高活性的核壳催化剂，直接气固相转化CO₂。
• 太阳能燃料：将低密度太阳能转化为高能量密度的CH₄燃料，便于储存和运输。
• 绿氢/碳一产物制备：以水和CO₂为原料，仅靠太阳能驱动生成C₁产物，碳足迹为零。