【2021/06/21 ScienceDaily】

在過去的一個半世紀裡，因人類活動產生的CO₂排放量急劇增加，被認為是全球暖化和極端天氣的主要原因。因此，大量研究都聚焦在許多領域上如何減少CO₂排放量。 日本名古屋工業大學利用太陽能來降低CO₂排放的研究一直都處於領先的地位，最近提出使用光觸媒的策略，利用可吸收光能並提供給反應的化合物減少不使用其他人工能源來減少CO₂排放，為通往永續未來的道路打開了一扇門。 該研究本擬解決碘酸銀 (AgIO₃) 利用性受限的問題，是一種已被注意到可用於 CO₂ 還原反應的光觸媒。問題在於碘酸銀需要比可見光更多的能量才能有效的作為光觸媒，而太陽輻射的大部分是可見光。團隊試圖藉由結合碘酸銀AgIO₃ 與碘化銀(AgI)來避免這種效率問題。碘化銀可以有效地吸收和利用可見光。然而，由於復雜的合成過程，AgIO₃-AgI 複合材料無法大規模製造。此外，這種複合材料因無光激發電子（通過光吸收激發的電子）可將AgI 轉移到 AgIO₃ 有效途徑的結構，此結構是複合材料催化活性的關鍵。 研究團隊開發出一種新型的光觸媒，將單層碳奈米管 (single-walled carbon nanotubes ，SWCNT)、 AgIO₃ 及AgI 結合形成一種具有三成分的複合催化劑。單層碳奈米管的作用是多模式的，可解決合成和電子傳輸通道的問題。製備三成分的複合材料的過程很簡單，只涉及兩個步驟；①使用電化學氧化法將碘分子封裝在SWCN內；②將單層碳奈米管浸入硝酸銀 (AgNO₃) 的水溶液中即完成。經由光譜的結果顯示在合成過程中，封裝的碘分子從 SWCNT 接收電荷並轉化為特定離子。在與 AgNO₃ 反應形成 AgI 和 AgIO₃ 微晶，這些微晶均勻地沉積在所有 SWCNT上。經陽光的模擬試驗顯示SWCNT可以作為光激發電子從 AgI 移動到 AgIO₃ 的導電路徑，因此，可有效地將 CO₂ 還原為CO。藉由SWCNT還可以輕鬆地將復合體噴塗到薄膜聚合物上，進一步生產出用途廣泛且可應用於各種柔性光催化電極上。 研究團隊表示光觸媒具易於擴展和永續性的潛力，可使工業CO₂的排放和利用太陽能來減少大氣中的CO₂成為一種基於可再生能源的解決方案，對全球變暖和氣候變化，並使人們的生活更安全、更健康都將有所貢獻。研究團隊下一步是開發利用光觸媒進行太陽能製氫的可能性，或許人類的未來終究是光明的。

《產業發展中心 產業分析組何玲玲摘譯》

資料來源：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/06/210621104245.htm