常压人工光合作用将空气中的CO₂还原为高纯度高价值的化学品是化学家们一直努力的目标。然而，深度理解光催化的机理具有重大的挑战。近日，武汉理工大学张高科教授、赵焱教授、中科大孙永福教授等多团队合作，采用特殊的“水控制”溶剂热法，合成了系列具有{010}面的六角钨青铜M_0.33WO₃ (M=K, Rb, Cs)催化剂。该催化剂在全波长（紫外、可见、近红外）光，常压下均可高效光催化空气中CO₂还原。其中，Rb_0.33WO₃催化剂在近红外光下，4小时即可将空气中约4.32 % CO₂转化为CH₃OH，选择性达98.35%。进一步实验和理论计算表明，引入的碱金属占据了催化剂六边形结构的孔道并提供大量电子使得M_0.33WO₃催化剂电子结构发生改变，增强了极子化跃迁、调整了能级结构，使得CO₂吸附能力增强，降低了CO₂反应活化能，从而使空气中的CO₂还原成为了可能。

Xiaoyong Wu, Yuan Li, Gaoke Zhang*, Yan Zhao*, Yongfu Sun*, et al. Photocatalytic CO₂ Conversion of M_0.33WO₃ Directly from the Air with High Selectivity: Insight into Full Spectrum Induced Reaction Mechanism. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.8b12928

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