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工业排放产生的大量余热可以为CO2转化提供能源，CO2转化依赖于H2气体，且在低温下无法完成。基于此，2024年11月22日，中国科学院地球环境研究所黄宇研究员、中国科学院大气物理研究所所长曹军骥研究员、中国科学技术大学/安徽师范大学熊宇杰教授在国际期刊Nature Communications发表题为《Integrable utilization of intermittent sunlight and residual heat for on-demand CO2 conversion with water》的研究论文，其团队成员石先进为论文一作。在这里，该研究报道了一种利用阳光和水在催化剂中存储电子和氢原子的方法，这些电子和氢原子可以在黑暗中相对较低的温度（150-300 °C）下释放，用于CO2还原，从而实现按需CO2转化。作为概念验证，通过在六方三氧化钨上负载单个Cu位点（Cu/WO3），开发了一种模型催化剂。在光照下，光催化水分解制氢原子，并与电子一起储存在Cu/WO3中，形成亚稳中间体（Cu/HxWO3）。随后，通过低温加热活化Cu/HxWO3，释放储存的电子和氢原子，将CO2还原为有价值的产物。此外，该研究还证明了利用自然阳光驱动这一过程的实际可行性，为利用间歇性太阳能来进行CO2用开辟了一条途径。![]()
图1：CO2转化示意图
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图3：催化剂中电子和氢原子的储存
Shi, X., Peng, W., Huang, Y. et al. Integrable utilization of intermittent sunlight and residual heat for on-demand CO2 conversion with water. Nat. Commun. 15, 10135 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54587-2.
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