光催化CO₂还原是生产可再生能源的有效手段，既可以促进自然界的碳循环，还可以缓解温室效应和能源短缺问题。半导体材料在光照下产生的光生电子和空穴可以转移到半导体表面进而与吸附在其表面的二氧化碳和空穴捕获剂发生氧化还原反应，将二氧化碳还原成碳氢化合物。该过程包括氧化还原反应，二氧化碳的还原和水的氧化，半导体材料表面是二氧化碳吸附、反应和产物脱附的活性位点，不同性质的反应位点会对二氧化碳的光还原过程有重要影响。因此，研究人员致力于开发廉价的、可持续的半导体光催化剂，而且对半导体表面原子级活性位点的探索可以提高对CO₂光还原机理的理解。有鉴于此，澳大利亚阿德莱德大学化工与先进材料学院乔世璋教授和冉景润等人综述了半导体光催化CO₂还原的原子级活性位点的研究进展，从原子层面分析和总结了不同组成的活性位点对二氧化碳光还原过程的影响。

本文要点

1）他们将原子级活性位点分为四种类型：单原子、缺陷、表面活性基团和受阻的路易斯酸碱对（FLP）。这些不同的光催化活性位点对反应物、中间体和产物有不同的亲和力，可以改变CO₂还原的途径，从而显著影响催化活性和选择性。

2）他们还对催化材料的设计提出了新思路，例如通过合成双组份的原子级别活性位点，或者调控FLP组分的具体位置从而进一步提高其催化活性。

总之，从原子水平的角度设计光催化剂可以最大限度地提高原子的利用效率，并提高催化选择性。该工作对促进光催化CO₂还原反应的发展具有重要的意义。

参考文献：

Yanzhao Zhang et al. Atomic‐Level Reactive Sites for Semiconductor‐Based Photocatalytic CO₂ Reduction. Advanced Energy Materials, 2020.

DOI: 10.1002/aenm.201903879

https://doi.org/10.1002/aenm.201903879