活性位點電子密度變化對光催化CO2活化和選擇轉化的影響

摘要：光催化二氧化碳（CO2）還原制液體燃料和高值化學品技術不僅能充分利用可再生能源太陽光，實現化學儲能；更重要的是，此技術以溫室氣體CO2為原料，因此可以減緩全球溫室效應，構造人工碳循環。然而，光催化CO2還原制液體燃料和高值化學品反應過程中面臨諸多挑戰：（1） CO2分子吸附和活化過程困難；（2） （高附加值）碳產物選擇性低；（3）產物生成后易發生其他副反應導致催化劑失活或產物選擇性下降。受到以上三個挑戰的制約，目前的反應效率較低，難以滿足工業化應用。由于光催化CO2向高值化學品的轉化過程為質子耦合光生電子參與的還原反應，因此活性位點的電子密度會顯著影響以上挑戰的解決。然而，光催化CO2還原過程涉及眾多基元步驟，每個基元步驟對于活性位點的電子密度要求并不清晰，這導致無法有針對性設計高效的催化劑來促進光催化CO2分子的有效活化及高選擇性轉化。本文綜述了近期活性位點的電子密度變化對于CO2分子吸附和活化過程、碳產物選擇性調控和產物脫附及過氧化的影響規律，并總結了調控活性位點上電子密度的方法，旨在對未來設計高效光催化劑提供參考和理論依據。

關鍵詞：光催化二氧化碳還原；高附加值化學品；電子密度調控；活性位點；產物選擇性

中圖分類號：O643