光催化H2解离实现近定量CO2还原制备乙烯新突破

为解决化石燃料依赖和CO2减排难题，研究人员开发了基于金-二氧化钛(Au-TiO2)的光催化体系。该研究通过365纳米近紫外光诱导H2异裂解离，在常温下实现CO2高选择性还原为乙烷(>99%产率)，并耦合乙烷光催化脱氢获得高纯度乙烯(>99%)，连续运行1500小时保持稳定，为绿色化工提供新路径。

　　

这项突破性研究揭示了如何利用阳光驱动化学反应将温室气体变废为宝。科研团队巧妙设计了一种金-二氧化钛(Au-TiO₂)复合催化剂，在365纳米近紫外光照射下，催化剂表面会产生特殊的界面电偶极效应。这些由光生电子-空穴对形成的"纳米小马达"，成功实现了在常温条件下将顽固的氢气分子(H₂)撕开成高活性的氢物种。

更有趣的是，光照还会给金纳米颗粒"穿上"一层二氧化钛(TiO₂)外衣，就像给催化剂戴上了精准的"分子手套"，使得CO₂分子只能按照特定方式被还原。在流动反应装置中，这个光催化体系展现出惊人的选择性——超过99%的CO₂都被转化成了乙烷。

研究人员再接再厉，将这个过程与先前报道的乙烷脱氢技术串联。就像设置了一条"分子装配线"，先让CO₂变成乙烷，再立即脱去两个氢原子，最终以接近完美的效率(>99%)获得了高附加值化学品乙烯。整个系统展现了出色的稳定性，在持续1500小时的光照下仍保持高效运转，为绿色化工生产提供了令人振奋的新方案。