有效利用太阳可见光分解二氧化碳的方法，助力缓解全球变暖

在过去的一个半世纪里，人类活动产生的二氧化碳 (CO2) 排放量急剧上升，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放在降低我们的二氧化碳排放量及其大气水平上。一种有前途的策略是使用光催化剂化学分解或“减少”二氧化碳 - 吸收光能并将其提供给反应，加速反应的化合物。通过这一战略，在不使用其他人工能源的情况下，太阳能减少二氧化碳成为可能，为通往可持续未来的可持续道路打开了大门。

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二氧化碳减排的前沿。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 (AgIO3) 的适用性有限问题，这是一种光催化剂，因其可用于 CO2 还原反应而引起了相当多的关注。问题是 AgIO3 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。

来自碘化银 (AgI) 的光激发电子沿着碳纳米管行进到碘酸银 (AgIO3)，在那里二氧化碳 (CO2) 被还原为一氧化碳 (CO)。

将包裹碘分子的碳纳米管浸入硝酸银 (AgNO3) 水溶液中以制备复合光催化剂。

新型三组分光催化剂的分散体可以很容易地喷涂到聚合物薄膜上，以生产可以集成到多种环境中的柔性电极。

科学家们试图通过将 AgIO3 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，AgIO3-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 AgIO3 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 (SWCNTs) 与 AgIO3 和 AgI 结合形成三组分复合催化剂，SWCNTs 的作用是多峰的。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 )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 AgNO3 反应形成 AgI 和 AgIO3 微晶，由于封装的碘分子的初始位置，它们均匀地沉积在所有 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 AgIO3 的导电通路，从而能够有效地将 CO2 还原为一氧化碳 (CO)。

SWCNT 的加入还使得复合分散体可以轻松喷涂在薄膜聚合物上，从而产生灵活的光催化电极，该电极用途广泛，可用于各种应用。

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二氧化碳排放量和大气二氧化碳排放量，成为解决全球变暖和气候变化的易于扩展和可持续的基于可再生能源的解决方案，使人们的生活更安全、更健康，他说。

该团队表示，下一步是探索将他们的光催化剂用于太阳能制氢的可能性。或许，人类的未来终究是光明的！