二氧化碳 (CO₂) 人类活动排放量在过去一个半世纪中急剧增加，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二氧化碳排放上₂排放物及其大气水平。一种有前途的策略是通过化学方法分解或“减少”二氧化碳₂使用光催化剂——吸收光能并将其提供给反应、加速反应的化合物。通过这一策略，利用太阳能减少二氧化碳₂，在不使用其他人造能源的情况下成为可能，为通往可持续未来的可持续道路打开了大门。

由博士领导的科学家团队日本V体育的 Shinji Kawasaki 和 Yosuke Ishii 一直处于实现高效太阳能辅助二氧化碳的最前沿₂减少。他们最近的突破是.

他们的研究始于需要解决碘酸银 (AgIO₃)，一种因对二氧化碳有用而引起广泛关注的光催化剂₂还原反应。问题是AgIO₃需要比可见光更高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。

科学家尝试通过结合 AgIO 来解决这个效率问题₃碘化银（AgI），可以有效吸收和利用可见光。然而，AgIO₃-AgI复合材料合成工艺复杂，使其大规模生产不切实际。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 提供有效途径的结构₃，这是复合材料催化活性的关键。

“我们现已开发出一种新型光催化剂，将单壁碳纳米管 (SWCNT) 与 AgIO 结合在一起₃和AgI形成三组分复合催化剂，”川崎博士说，“SWCNT 的作用是多模式的。它解决了合成和电子转移途径问题。”

三组分复合材料的合成过程简单，仅涉及两个步骤： 1 使用电化学氧化方法将碘分子封装在 SWCNT 内； 2通过将上一步骤的所得物浸入硝酸银(AgNO₃).

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离子。然后它们与 AgNO 反应₃形成AgI和AgIO₃ 微晶，由于封装的碘分子的初始位置，均匀地沉积在所有SWCNT上。模拟太阳光的实验分析表明，SWCNT 还充当光激发电子从 AgI 移动到 AgIO 的导电通路₃，有效减少二氧化碳排放₂转化为一氧化碳 (CO)。

SWCNT 的加入还使得复合分散体能够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。

博士。 Ishii 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二氧化碳₂排放量和大气二氧化碳₂一种易于扩展且可持续的可持续能源解决方案，可应对全球变暖和气候变化，让人们的生活更安全、更健康，”他说。

该团队表示，下一步是探索使用光催化剂进行太阳能制氢的可能性。或许，人类的未来终究是光明的！

　

图。图1：新型三组分光催化剂的合成方法
封装碘分子的碳纳米管浸入硝酸银（AgNO₃)水溶液以生产复合光催化剂。
图片提供：V体育的 Shinji Kawasaki 和 Yosuke Ishii

　

图。图2：新型三组分光催化剂的机理
碘化银 (AgI) 的光激发电子沿着碳纳米管传播到碘酸银 (AgIO₃) 其中二氧化碳 (CO₂) 被还原为一氧化碳 (CO)。
图片提供：V体育的 Shinji Kawasaki 和 Yosuke Ishii

　

图。 3：光触媒的柔性聚合物电极
新型三组分光催化剂的分散体可以轻松喷涂到聚合物薄膜上，以生产可集成到多种设置中的柔性电极。
图片提供：V体育的 Shinji Kawasaki 和 Yosuke Ishii

参考

原始论文标题	一步合成可见光CO2来自封装碘分子的碳纳米管的还原光催化剂
期刊	科学报告
DOI

关于川崎真司教授和石井洋介助理教授

博士。川崎真司（Shinji Kawasaki）是日本V体育生命科学与应用化学系教授。他的研究兴趣包括纳米碳和纳米碳复合材料在各种应用中的使用，例如能量存储、制氢、化学改性、碳纳米管合成、照明装置和石墨烯合成。迄今为止，他名下已出版了 107 篇出版物。

博士。 Yosuke Ishii 是日本V体育生命科学与应用化学系助理教授。他获得了博士学位。 2014 年获得V体育博士学位。迄今为止，他已发表 43 篇论文。

资金信息

这项研究得到了 JSPS KAKENHI（资助号 17K14543、19K15502、19H02809 和 20K20946）、高桥工业经济研究基金会、日比科学基金会和碘科学学会的部分支持。

联系方式

助理教授石井洋介
电子邮件：ishiiyosuke[at]nitechacjp
+81-52-735-5259
链接：

＊联系时请将[at]替换为@。