太陽能驅動的光催化能源生成技術為開發(fā)可持續(xù)清潔能源資源以及實現(xiàn)碳中和提供了極具前景的途徑。近日，我院鄧崇海教授課題組在針對溫室氣體二氧化碳資源化轉化為高附加值合成氣（甲烷）方面取得重要研究進展，相關研究成果發(fā)表于工程材料類國際權威期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一區(qū)TOP，影響因子13.2），題為《Interfacial engineering of 0D/3D CeO2/BA nanoarchitectures for highly efficient and selective CO2 photo-reduction to CH4 based on full-spectrum solar-energy utilization》。
本研究實現(xiàn)了農業(yè)廢棄生物質的高值化利用，為碳中和目標提供了新材料解決方案。研究團隊創(chuàng)新性地利用農業(yè)生物質廢棄物筍衣為原料，構建出由超薄納米片組裝而成的三維蜂窩狀生物質炭氣凝膠，再通過綠色微波輔助液相化學反應技術將富含氧空位的零維氧化鈰量子點精準錨定其上，研制出一種新型0D/3D分級維納異質結構且具有全光譜響應的新型復合光催化材料。系統(tǒng)研究揭示了該光催化體系具有太陽能全光譜吸收、光生載流子高效空間分離及光熱協(xié)同催化等協(xié)同作用機制。
優(yōu)化的CeO2/BA復合材料表現(xiàn)出卓越的光催化CO2還原性能，在模擬太陽光照射下，其CH4和CO的產率分別達到115.12 μmol·g?1·h?1和32.47 μmol·g?1·h?1，分別是純CeO2的142倍和12倍，且CH4選擇性高達78.1%，優(yōu)于已報道的非貴金屬基CeO2復合光催化劑。此外，該材料在多次循環(huán)實驗中表現(xiàn)出良好的結構穩(wěn)定性與催化耐久性。該研究開創(chuàng)了“廢棄農業(yè)生物質資源化利用+太陽能全光譜驅動+CO2高效轉化合成氣”三位一體的技術路線，具有原料成本低、制備工藝綠、催化效率高等綜合優(yōu)勢，為開發(fā)高效、穩(wěn)定、低成本的全光譜驅動CO2轉化催化系統(tǒng)提供了新思路，在太陽能燃料制備領域具有重要的科學價值與應用潛力。
論文第一作者為2022級材料科學與工程專業(yè)研究生許銳，鄧崇海教授為第一通訊作者，合肥大學為第一完成單位。研究工作得到了安徽省高校優(yōu)秀科研創(chuàng)新團隊項目和南開大學先進能源材料化學教育部重點實驗室開放基金的支持。(撰稿 ：鄧崇海；初審： 蔡威盟；復審 ：朱三娥；終審 ：楊偉)
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.168876.