胶体量子点由不含贵金属的元素组成，在光催化二氧化碳（CO₂）还原方面显示出诱人的潜力。然而，抑制水溶液中析氢（HER）副反应仍然是一个挑战。

近日，中科院理化技术研究所吴骊珠院士，Xu-Bing Li建立了一个光还原系统，同时从CO₂和水中廉价的生物质中产生增值化学品，进而获得太阳能燃料。

文章要点

1）研究人员利用广泛使用的生物质分子之一的糠醛在暴露的量子点金属位置上进行还原偶联，以阻止水中光催化CO₂还原中的竞争性的HER副反应。机理研究表明，还原糠醛偶联发生在锌硒量子点的裸露表面，消耗原用于制氢的电子和质子，而CO₂还原反应则发生在阴离子空位上，生成CO。

2）实验结果显示，CO在水中的析出速率可达5.3 mmol g^-1 h^-1，辐照24 h后TON大于7500。同时，可将糠醛转化为有价值的氢呋喃产物，按糠醛消耗量计算，其产率可达99.8%。此外，由于原本用于HER的电子和质子大部分用于C-C耦合反应，气相H₂副产物受到了明显的抑制。因此，CO₂被有效地光还原为CO, CO/H₂比为265:1，远高于无糠醛时的CO/H₂比(1:7)。

3）由于其优异的H⁺/e^-对捕获能力，该研究不仅为CO₂光还原体系中抑制HER提供了新的途径，而且显示了在温和条件下还原生物质衍生物的潜在应用。

参考文献

Zhi-Kun Xin, et al, Reductive Carbon-Carbon Coupling on Metal Sites Regulates Photocatalytic CO₂ Reduction in Water Using ZnSe Quantum Dots, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202207222

https://doi.org/10.1002/anie.202207222