镁掺杂CdS量子点构建路易斯酸碱双位点实现高选择性光催化CO2还原制CH4

来自研究人员的最新研究为解决半导体量子点(QDs)光催化CO2还原选择性和效率低下的难题，通过开发Mg2+掺杂CdS量子点(Mg:CdS)，揭示了双位点催化机制驱动的高选择性CH4生成路径。该研究通过原位红外光谱和密度泛函理论计算，证实Mg2+掺杂形成的Cd?C═O?Mg相互作用可调控*CHO中间体形成，最终实现88.7%的CH4选择性和45.8 μmol g?1 h?1的产率，为太阳能驱动CO2转化提供了新型催化剂设计范式。

　　

半导体量子点(QDs)在光催化CO₂还原领域展现出巨大潜力，但选择性和效率问题长期制约其实际应用。镁离子(Mg²⁺)掺杂的硫化镉(CdS)量子点通过精妙的电子结构调控，在材料表面构建了独特的路易斯酸-碱双活性位点。实验与理论计算证实，这种Cd?C═O?Mg相互作用能显著降低O─C─O键角并削弱C═O键强度，如同分子级别的"化学扳手"扭曲CO₂分子构型。这种定向活化机制促使反应路径向*CHO关键中间体倾斜，最终在模拟太阳光下实现88.7%的甲烷(CH₄)选择性，产率高达45.8 μmol g^?1 h^?1，较未掺杂体系产生质的飞跃。该研究不仅揭示了碱土金属掺杂调控CO₂光还原的新机制，更为设计"精准捕获-定向转化"型量子点光催化剂提供了分子工程蓝图。