地球环境研究所在全天候太阳光驱CO2资源化利用取得新突破

发展CO 2资源化利用技术可为我国经济与生态环境协调发展提供重要机遇。CO 2的资源化转化是一个典型的负熵过程，需要大量的能量投入，所以清洁可再生的太阳能是较为理想的能源来源。地表太阳辐照强度受昼夜更替和天气影响，且太阳光的供给与CO 2的排放在时间上并不同步，实现全天候后太阳光驱的CO 2资源化是一大挑战。

地球环境研究所空气净化新技术团队（AirPNT）联合国内多家单位，利用钨基纳米材料的变价电荷存储机制，设计Pt-WO 3 新型催化剂，通过模拟光和作用，解耦太阳光能吸收与CO 2 催化转化过程（图1），实现全天候太阳光驱CO 2 转化。并开发外场应用示范装置，证实该CO 2 资源化新技术可有效应对昼夜更替、短期天气变化等影响（图2）。该研究思路可突破全天候太阳光驱CO 2 资源化利用的关键技术瓶颈。

该研究成果近期发表于《国家科学评论》（National Science Review，NSR）。中国科学院地球环境研究所博士研究生石先进为论文第一作者。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曹军骥研究员和中国科学技术大学熊宇杰教授为论文共同通讯作者。研究工作得到中国科学院战略先导专项（ XDA23010300 ， XDA23010000 ）、 中国科学院青年交叉团队项目（ JCTD-2022-17 ）， 及 国家自然科学基金（ 21725102 ， 22232003 ， 51878644 和 41573138 ）的共同资助。

Xianjin Shi, Yu Huang, Ran Long, Zhenyu Wang, Liqin Wang, Junji Cao, Gangqiang Zhu and Yujie Xiong. Sustainable all-weather CO 2 utilization by mimicking natural photosynthesis in a single material. National Science Review , 2023, DOI: 10.1093/nsr/nwad275/7332928

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwad275/7332928

图1. 自然光合作用和人工光合成原理示意图

图2. 太阳光驱动的全天候CO2转化装置及测试结果