通过红外光（IR）将CO₂和H₂O转化为碳基燃料是一项艰巨的任务。

近日，四川大学李瑞祥教授，Jiaqi Xu报道了与其他单组分光催化剂相比，通过元素掺杂的超薄金属光催化剂，即Ni掺杂的CoS₂纳米片（Ni-CoS₂）可以实现最有效的IR光催化的CO₂还原。

文章要点

1）实验结果显示，在Ni-CoS₂光催化剂上CH₄的析出速率高达101.8 μmol g^-1 h^-1。在所有单组分光催化剂中，这是IR光催化CO₂还原的最高纪录。

2）研究发现，金属性和超薄特性使得Ni-CoS₂纳米薄膜具有良好的IR吸收能力，而它们的能带结构能够以部分占据的导带作为介体，同时完成CO₂还原和H₂O氧化。

3）原位FTIR和DFT计算表明，*COOH中间体的形成是反应速率的决定步骤，Ni-CoS₂纳米片由于Ni原子与*COOH之间的键合较强，具有较低的*COOH生成能。此外，Ni原子的引入降低了CHO的生成能和CH₄的脱附能，从而提高了Ni-CoS₂的选择性和光催化活性。

这项工作表明，原子水平的元素掺杂是控制反应中间产物的有效途径，为实现高效的IR光催化的CO₂还原提供了可能。

参考文献

Jiaqi Xu, et al, Efficient Infrared-Light-Driven CO₂ Reduction Over Ultrathin Metallic Ni-doped CoS₂ Nanosheets, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202017041

https://doi.org/10.1002/anie.202017041