千叶大学Yasuo Izumi等报道了通过质谱、原位红外光谱等实时监控方法，原位EXAFS表征方法，对CO₂光化学还原为CH₄的过程进行研究，通过¹³CO₂，H₂作为反应气体，在UV-Vis光照射中，在98 kPa压力中的Ni(10 wt. %)-ZrO₂催化剂反应中生成¹³CH₄的速率达到0.98 mmol h^-1 g_cat^-1。

本文要点：

（1）

光催化反应性能显示，在开始两天中¹³CH₄的生成速率维持在320 μmol h^-1 g_cat^-1@142 mW cm^-2，随后生成速率提高为980 μmol h^-1 g_cat^-1@186 mW cm^-2。

在UV-Vis光照条件中，进行¹³CO₂交换反应，通过FTIR表征对物理吸附/化学吸附碳酸物种进行区分、和ZrO₂中发生的电荷分离导致被还原。随后将生成的甲酸盐、CO转移到Ni上，作者通过EXAFS表征验证了Ni⁰位点，同时通过FTIR表征发现Ni⁰位点上的甲基信号，同时由于光转化为热导致Ni位点加热到394 K。

通过D₂O、H₂，发现生成甲烷产物中的H/D比例和反应物中的H/D比例是相同的。

（2）

该研究结果展示了第一过渡金属在通过UV-Vis光将太阳能转化为能源的前景。

参考文献

Hongwei Zhang, Takaomi Itoi, Takehisa Konishi，Yasuo Izumi,* Efficient and Selective Interplay Revealed: CO₂ Reduction to CO over ZrO₂ by Light with Further Reduction to Methane over Ni⁰ by Heat Converted from Light, Angew. Chem. Int. Ed. 2021,

DOI: 10.1002/anie.202016346

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202016346