色譜級甲醇企業(yè)彪仕奇：紅外光催化轉(zhuǎn)化空氣中CO2為甲醇
大自然中的光合作用為人類提供了發(fā)展CO2捕獲與再循環(huán)利用技術(shù)的靈感，據(jù)色譜級甲醇企業(yè)彪仕奇了解，以人工光合作用為研究對象，科研工作者已經(jīng)設(shè)計和合成了多種光催化劑用于轉(zhuǎn)化CO2。但是，目前光催化還原CO2仍然存在著一些難點(diǎn)需要克服。
首先，實驗通常需要在無氧條件下，或者需要搭建額外的CO2捕獲提純裝置。此外，由于CO2中極強(qiáng)的C＝O雙鍵鍵能（750 kJ mol-1），克服其能壘通常需要能量較高的紫外和可見光，而占有太陽能量大多數(shù)且能量較低的近紅外光卻很難用于光催化還原CO2。同時，光催化還原CO2的選擇性及最終產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，也會限制CO2光催化轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。從經(jīng)濟(jì)方面來講，投資者更傾向于發(fā)展選擇性轉(zhuǎn)化CO2為高附加值的甲醇、甲酸等有機(jī)化工原材料的催化劑。顯然，實現(xiàn)有工業(yè)化前景的CO2光催化轉(zhuǎn)換技術(shù)仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
近日甲醇生產(chǎn)企業(yè)彪仕奇獲悉，武漢理工大學(xué)張高科教授及其課題組吳曉勇副教授設(shè)計、合成了暴露{010}晶面的六方M0.33WO3(M=K,Rb,Cs)納米棒，首次發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的紅外光催化轉(zhuǎn)化空氣中CO2為甲醇的性能，而且在全流動空氣相中，其仍呈現(xiàn)很高的光催化轉(zhuǎn)化空氣中CO2為甲醇的活性。
據(jù)甲醇生產(chǎn)廠彪仕奇了解，課題組已在J.Am.Chem.Soc.上在線發(fā)表了題為“Photocatalytic CO2 conversion of M0.33WO3 directly from the air with high selectivity:insight into full spectrum induced reaction mechanism”的研究相關(guān)成果。文章的第一作者為武漢理工大學(xué)副教授吳曉勇和博士研究生李源，張高科教授為第一通訊作者，武漢理工大學(xué)趙焱教授和中國科技大學(xué)的孫永福教授分別進(jìn)行了計算和實驗數(shù)據(jù)測試分析等方面的合作研究，作為共同通訊作者。
據(jù)色譜級甲醇企業(yè)彪仕奇所了解，作者首先采用水控制緩慢釋放法制備了M0.33WO3納米棒光催化劑。氣體吸附、脫附實驗與CO2吸附能計算結(jié)果證實，M0.33WO3中的堿金屬能極大地增強(qiáng)CO2的選擇性吸附能力，使得光催化轉(zhuǎn)化空氣中的CO2得以實現(xiàn)。其次X射線光電子能譜、同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)證明M0.33WO3中部分六價鎢被還原為五價鎢，成為CO2活化和水的質(zhì)子化的活性位點(diǎn)，這一點(diǎn)通過原位傅里葉變換紅外光譜分析和吉布斯自由能計算均得到了證實。此外，介電函數(shù)計算和近紅外光催化還原CO2機(jī)理研究表明，近紅外光誘導(dǎo)的小極子躍遷能夠在光催化劑表面生成豐富的電子，以還原被吸附在其表面的CO2。該研究工作為探索多功能材料在CO2還原與人工光合作用等方面提供了新的思路和奠定了實踐基礎(chǔ)，其成果有望使得人工光合作用變的更簡單可行。
