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导读
近日，香港中文大学（深圳）的王璐教授、多伦多大学的Geoffrey A. Ozin教授、天津大学的胡智鑫教授等人就利用光热催化使CO2加氢为增值产品在国际知名期刊Nature Communication上发表题为“Black indium oxide a photothermal CO2 hydrogenation catalyst”一文，王璐，董玉婵为本文的共同第一作者。
本文提出了一种合成路线，可通过控制In2O3的非化学计量度来调节In2O3的颜色以变黑。In2O3-x/In2O3的非化学计量/化学计量异质结构的黑色氧化铟能够在环境条件下以100％的选择性实现光热逆水煤气变换反应（RWGS）。
导师专访(王璐教授)
氧化铟是一种非常非常特殊的催化材料，是目前唯一一种同时具备显著的光化学催化和热催化气相CO2加氢的材料。目前该领域普遍认为光热催化是一种更优于光化学催化的催化模式，对太阳能的利用效率更高，催化性能也更高。由于氧化铟的本征颜色为浅黄色，导致其对光能的利用率低且不适用于目前的光热催化模式。因此，该工作尝试将浅黄色的氧化铟以氢气高温处理的方式转化为黑色氧化铟，在保证其具备光催化活性的同时也使其可以通过光热催化的模式进行CO2加氢，有潜力将光热催化与光化学催化结合到一起，进一步提高其催化性能。
核心亮点
本文发现黑色氧化铟是一种非化学计量/化学计量的异质结构，用In2O3-x/In2O3表示，它能在环境条件下以100%的选择性进行光热逆水煤气变换反应（RWGS）。与浅黄色In2O3在光照下CO产率为0.78μmol h-1 m-2（19.64 μmol g-1 h-1 m-2）相比，黑色In2O3-x/In2O3可以在在1874.62μmolh-1 m-2（23,882.75μmolg-1 h-1）下推动反应，大约比化学计量的In2O3大三个数量级，比所有已知的氧化铟基光催化剂的最佳反应速率(RWGS)大三个数量级。预计周转频率（TOF）为2.44 s−1，高于大多数用于CO2加氢的光催化剂和光热催化剂。这种黑色氧化铟的合成非常简单，并且易于拓展，这一事实很好地说明了它作为工业光热RWGS催化剂的应用。
实验设计
1.该研究的设计思路和灵感来源
2.该实验难点有哪些
3.该报道与其他类似报道最大区别在哪里？
该工作与类似工作的区别在于我们应用了大量的原位表征技术，对材料进行了更深入的研究与测试，发现了可能存在的局部晶格扩张，并辅以DFT计算证明该结论。
导师展望（王璐教授）
光热催化是一种新型催化模式目前处于其研究的早起阶段，有较多问题亟需解决。在目前阶段，相对于传统光化学催化，光热催化的性能更高，对太阳光的利用率更高。然而目前光热CO2加氢领域的催化材料大多为热催化材料，主要依赖材料本身的光热效应提供的热能来驱动催化反应，开发更多同时具备光催化活性和热催化活性的催化材料，可以在提供更多催化材料选择的同时进一步提高催化材料对太阳光的利用率和催化性能。
文章链接:
Black indium oxide a photothermal CO2 hydrogenation catalyst
https://www.nature.com/articles/s41467-020-16336-z
导师简介:
王璐
香港中文大学 助理教授（PI）
个人经历或学术经历
2007年9月至2011年7月，于英国谢菲尔德大学获得本硕连读学位。导师：Inkson Beverley
2012年1月至2016年4月，于新加坡南洋理工大学获得理学博士学位。导师：Martin Pumera
2016年8月至2020年4月，加拿大多伦多大学博士后。导师：Geoffrey A. Ozin
将于2020年6月正式入职香港中文大学（深圳）理学院。
研究方向
从简单分子到可再生能源的催化制备。主要研究光热催化，电催化及纳米材料的表面化学性质。目前正在招收学生及博士后。
胡智鑫
天津大学 副教授
个人经历或学术经历
2005年9月至2009年7月，于中国人民大学物理系获得理学学士学位。导师：卢仲毅教授
2009年9月至2015年7月，于中国人民大学物理系获得物理学博士学位。导师：季威教授
2015年9月至2017年8月，加拿大多伦多大学博士后。导师：John C Polanyi教授。
2017年12月至今，天津大学量子交叉中心，准聘副教授。
研究方向
使用第一性原理方法计算低维材料性质。主要关心表面及界面的物理化学性质，新兴二维材料的电子及力学性质等。
信息来源：http://physics.tju.edu.cn/
Geoffrey A. Ozin
Professor Geoffrey Ozin studied at King’s College London and Oriel College Oxford University, before completing an ICI Postdoctoral Fellowship at Southampton University. Currently he is the Tier 1 Canada Research Chair in Materials Chemistry, Distinguished University Professor at the University of Toronto, and a Founding Fellow of the Nanoscience Team at the Canadian Institute for Advanced Research. Internationally he is an Honorary Professor at The Royal Institution Great Britain and University College London, External Advisor for the London Centre for Nanotechnology, Alexander von Humboldt Senor Scientist at the Max Planck Institute for Surface and Colloid Science Potsdam, and Guest Professor at the Centre for Functional Nanostructures at Karlsruhe Institute of Technology (KIT).
研究方向
l Inorganic Chemistry
l Physical Chemistry
l Polymer and Material Chemistry
信息来源：https://www.chemistry.utoronto.ca/
投稿请联系contact@scimaterials.cn