科學家從金屬量子點中“捕獲”二氧化碳 使二氧化碳還原效率提升200%

4日，記者從中南大學獲悉，該校劉敏教授團隊和加拿大Edward Sargent教授、臺灣科技大學黃炳照教授等團隊合作，首次從金屬量子點中“捕獲”二氧化碳，使二氧化碳還原效率提升200%以上，大大提升了碳循環利用效率。相關成果日前發表于國際著名學術期刊《焦耳》上。

據悉，利用電化學還原，在溫和可控的條件下，將二氧化碳還原為有用的碳氫燃料和化學品，是“捕獲”大氣中二氧化碳、解決其循環利用的有效途徑。然而，這一途徑的實現，卻受限于催化劑難覓之困。

通訊作者劉敏介紹，有一類名為“量子點”的重要低維半導體材料，其含有大量可導致光電性能下降的“缺陷點位”。這些“缺陷”，恰好能改善催化劑活性。只是，這種特性很難在常規金屬催化劑中被利用。此次，三方團隊合作，通過將硫化物量子點原位電化學還原，實現了高倍率金屬空位量子點的制備，并將其應用在了二氧化碳還原領域。這種量子點衍生的催化劑，保持了3—5納米的尺寸大小，但其金屬空位高達20%，并在金屬量子點中呈現良好的原子級分散，從而為二氧化碳還原反應提供了合適的原子結構與電子結構。在數百小時的二氧化碳還原反應中，它均保持了良好的催化活性，性能超出現有催化劑兩倍以上。此外，通過驗證，該類催化劑在多種金屬，如金、銀、銅、鉛等均有良好普適性，有望在二氧化碳循環利用中帶來潛在應用。