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如何用二维材料光催化还原CO2？看这篇JMCA综述怎么说!

科学材料站

2020-10-12

导读：本文详细介绍了光催化还原CO2的机理，总结了二维材料在光催化还原CO2领域的最新成果，强调了二维材料与单原子结合的研究。该综述还通过实验方法和理论计算，重点介绍了CO2的还原途径。

文章信息

光催化还原CO2的二维纳米材料研究进展：性能、理论与展望

第一作者：Deyu Qin

通讯作者：曾光明张辰

单位：湖南大学

研究背景

全球气候变暖和能源短缺是人类社会进步道路上的两大绊脚石，这逐渐唤起了人们的危机感。人工光合作用可以同时解决这两个问题。但由于该反应条件苛刻，效率低下，传统的半导体无法满足。

二维(2D)材料具有更大的比表面积、更低的载流子迁移距离、更多的活性表面原子和更高的弹性应变能力，在太阳能到化学能的转化方案中起着至关重要的作用，并为精细化学品的合成提供了一种新的方法。

文章简介

近日，湖南大学曾光明教授和张辰教授等人在国际知名期刊Journal of Materials Chemistry A上发表题为“Recent Advances in Two-Dimensional Nanomaterials for Photocatalytic Reduction of CO2: Insights into Performance, Theories and Perspective”的综述.

本文详细介绍了光催化还原CO2的机理，总结了二维材料在光催化还原CO2领域的最新成果，强调了二维材料与单原子结合的研究。该综述还通过实验方法和理论计算，重点介绍了CO2的还原途径。此外，还重点介绍了二维材料在设计和应用中的瓶颈和挑战，以及未来发展方向的前景，以期通过探索新的材料设计方案，寻求新的突破。

本文要点

要点一：本文对CO2光还原二维材料及相关理论的最新进展进行了评述，介绍了CO2光还原的基本原理，包括光催化的基本步骤、CO2光催化所需的条件以及面临的挑战。着重介绍了CO2还原的主要途径、产物选择性和DFT计算。

要点二：综述了几种典型的二维材料（如MXenes、层状双氢氧化物（LDHs）、过渡金属二羟基化合物（TMDs）、石墨烯等）的结构、性能及其在CO2光催化还原中的应用。重点介绍了二维材料作为单原子载流子的研究进展。

要点三：列举了一些提高材料光催化性能的方法，包括元素掺杂、形貌控制、空位工程和异质结工程。最后在分析其现状的基础上，总结了该领域的研究结论和发展前景。

文章链接

Recent Advances in Two-Dimensional Nanomaterials for Photocatalytic Reduction of CO2: Insights into Performance, Theories and Perspective

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta07460h#!divAbstract

通讯作者介绍

曾光明男湖南大学教授

国家自然科学基金杰出人才基金获得者、中共中央组织部“万人计划”第一批领军人才。现任湖南大学环境保护研究所所长、湖南大学环境评价中心主任、湖南大学环境科学与工程系系主任、中德环境技术中心（湖南）常务副主任、中加能源环境与生态研究中心中方主任、湖南省环境科学学会副理事长、中国机械工程学会环境保护分会常务理事、国家教育部环境工程教学指导委员会委员、十五国家863计划资源海洋与环境领域主题专家（首届）、《应用基础与工程学报》编委、《Journal of Environmental Information》编委、教育部科技委学部委员（第五届，03年-）；德国对外经济技术合作部技术顾问。

1988年7月到湖南大学工作。主要从事城市农村废物资源化、河湖污染湿地修复(用废物修复)、清洁生产工艺和方法、环境系统分析（水资源及环境及生态规划等）、废水废气治理、创新人才培养等方面的研究。1988年以来一直工作在教学科研第一线。已发表中英文论文 380 多篇、国际国内会议论文 50 多篇，截至2020 年 01 月09日 ESI h-index 107。

张辰男湖南大学副教授

岳麓学者，湖南大学环境科学与工程学院院长助理，国家自然科学基金项目通讯评议专家。在Water Research，Environmental Science & Technology，Biosensors and Bioelectronics，Applied Catalysis B: Environmental等环境领域国际顶级SCI期刊发表论文100余篇（16篇论文上榜ESI Hot Paper, 35篇论文上榜ESI Highly Cited Paper），并为Water Research，Environmental Science & Technology，Biosensors and Bioelectronics，Bioresource Technology，Chemical Engineering Journal等多个国际期刊审稿人；申请国家发明专利36项，授权国家发明专利28项；荣获2016年上海同济高廷耀环保科技发展基金会青年博士杰出人才奖学金，湖南省优秀博士学位论文，2016年中国百篇最具影响国际学术论文奖等奖项。

主要研究方向:

（1）功能纳米材料在环境污染物检测与控制领域的应用；

（2）抗生素、塑料（微塑料）及其浸出物污染控制；

（3）有机废物资源化和能源化技术。