阳离子交换银单原子CuInS₂光催化剂

CO₂光还原产乙烯选择性95%

通过阳离子交换在CuInS₂近表面引入银单原子，重塑铜活性位点的局域微环境，提高电子密度，降低C-C偶联能垒，将CO₂光还原产物从C₁转变为C₂H₄。

许勇 · Kunxian, Hu · Junyao, Zheng · Yue, Wang · 代威力 · Ping, Wang · Chenggao, Sun · 邹建平 · 罗旭彪

Chemical Engineering Journal 2025

参数信息

C₂H₄产率

62.4 μmol·g−1

C₂H₄选择性

95.0 %

产率提升倍数

21.4

技术优势

产物从C₁变C₂H₄

阳离子交换在CuInS₂近表面引入Ag单原子，重塑Cu位点的局域微环境，提高电子密度，从而将CO₂还原主产物由C₁切换为乙烯。

乙烯选择性95%

在4小时光照下，ACIS催化剂实现95.0%的乙烯选择性，远高于原始CIS，表明活性位点重塑有效抑制副反应。

产率提高21.4倍

相同光照时间内，ACIS的乙烯产率是原始CuInS₂的21.4倍，证明阳离子交换策略显著提升光催化效率。

降低C-C偶联能垒

理论计算表明，重塑后的Cu位点具有更高的电子密度，降低了C-C偶联反应的能垒，从而促进C-C键的形成。

应用场景

• 光催化CO₂还原：将CO₂直接光催化转化为高价值乙烯，替代传统热催化路径。
• 人工光合作用：模拟自然光合作用，利用光能驱动CO₂还原制多碳产物。
• 催化材料：提供阳离子交换重塑活性位点的新催化剂设计策略。
• 单原子催化：利用Ag单原子调控Cu位点电子结构，提升C-C偶联选择性。
• 碳捕集与利用：将捕集的CO₂光催化升级为乙烯，实现碳资源化利用。