吉林大学佘萍团队ACS Catalysis:调控 *COOH/*CHO 中间体以实现红外光下选择性光催化 CO₂ 还原

背景：光催化CO₂还原是解决能源与环境问题的有效途径，但现有催化剂主要利用紫外和可见光，对占太阳光谱约50%的红外光利用不足，且生成高价值产物CH₄需复杂的8电子过程，动力学挑战大。研究目的：吉林大学佘萍团队旨在开发一种红外光响应的光催化剂，通过调控关键中间体实现高选择性CO₂还原为CH₄。他们构建了由MIL-68(In)衍生的In₂S₃与钴卟啉(CoTPPS)配位组装的有机-无机杂化异质结In₂S₃-CoTPPS。结论：该异质结在红外光(λ=800-1100 nm)下表现出优异性能，CO生成速率达38.84 μmol g⁻¹ h⁻¹(是纯In₂S₃的5.43倍)，同时CH₄生成速率达36.65 μmol g⁻¹ h⁻¹。通过实验与DFT计算证明，异质结增强了红外光吸收，精确调控了*COOH/*CHO中间体，降低了*COOH形成能垒(从1.79 eV降至0.49 eV)及*CO₂→*CHO转化的吉布斯自由能，从而促进多电子转移生成CH₄。本研究为设计高性能红外光响应光催化剂提供了新策略。