利用可见光高效分解二氧化碳

人类活动产生的二氧化碳 (CO 2 ) 排放量在过去一个半世纪中急剧上升，被视为全球变暖和异常天气模式的主要原因。因此，许多领域的研究重点都集中在降低我们的 CO 2排放量及其大气水平上。一种有前景的策略是使用光催化剂化学分解或“减少”CO 2 - 吸收光能并将其提供给反应并加速反应的化合物。通过这种策略，太阳能减少 CO 2在不使用其他人工能源的情况下，这成为可能，为通往可持续未来的可持续道路打开了大门。

由博士领导的一组科学家。日本名古屋工业大学的 Shinji Kawasaki 和 Yosuke Ishii 一直走在努力实现高效太阳能辅助 CO 2减排的前沿。他们最近的突破发表在《自然科学报告》上。

他们的研究始于需要解决碘酸银 (AgIO 3 ) 的适用性有限问题，这是一种光催化剂，因其可用于 CO 2还原反应而引起了相当多的关注。问题是AgIO 3需要比可见光提供的能量高得多的能量才能发挥高效光催化剂的作用。可见光是太阳辐射的大部分。

科学家们试图通过将 AgIO 3与碘化银 (AgI)结合来解决这个效率问题，后者可以有效地吸收和利用可见光。然而，AgIO 3 -AgI 复合材料的合成工艺复杂，使其大规模制造不切实际。此外，它们没有为光激发电子（通过光吸收激发的电子）从 AgI 转移到 AgIO 3提供有效途径的结构，这是复合材料催化活性的关键。

Kawasaki 博士说：“我们现在已经开发出一种新的光催化剂，它将单壁碳纳米管 (SWCNT) 与 AgIO 3和 AgI结合在一起，形成一种三组分复合催化剂，”川崎博士说，“SWCNT 的作用是多峰的。它解决了这两个问题。合成和电子转移途径问题。”

三组分复合材料的合成过程很简单，只涉及两个步骤： 1. 使用电化学氧化方法将碘分子封装在 SWCNT 内；和2.通过将前一步骤的所得物浸入硝酸银(AgNO 3 )的水溶液中来制备复合物。

使用复合材料的光谱观察表明，在合成过程中，封装的碘分子从 SWCNT 接收电荷并转化为特定的离子。然后它们与AgNO 3反应形成AgI和AgIO 3微晶，由于封装的碘分子的初始位置，这些微晶均匀地沉积在所有SWCNT上。使用模拟太阳光进行的实验分析表明，SWCNT 还充当了光激发电子从 AgI 移动到 AgIO 3的导电通路，从而能够有效地将 CO 2还原为一氧化碳 (CO)。

SWCNT 的掺入还使复合分散体可以轻松喷涂在薄膜聚合物上，从而产生多功能且可用于各种应用的柔性光催化电极。

Ishii 博士对他们的光催化剂的潜力充满希望。“它可以使太阳能减少工业 CO 2排放和大气 CO 2成为一种易于扩展和可持续的基于可再生能源的解决方案，以应对全球变暖和气候变化，使人们的生活更安全、更健康，