二氧化碳（CO₂）的光催化轉(zhuǎn)化具有廣泛的應(yīng)用前景，但其氧化反應(yīng)速度慢、反應(yīng)半衰期長(zhǎng)、副產(chǎn)物多。

基于此，中國(guó)廣州分析測(cè)試中心Fuxian Wang（通訊作者）等人報(bào)道了在銣和鉀共改性的氮化碳（CN-KRb）上同時(shí)進(jìn)行的共光催化CO₂還原和乙醇（CH₃CHOH）氧化生成相同附加值的乙醛（CH₃CHO）產(chǎn)物。CN-KRb提供了創(chuàng)紀(jì)錄的1212.3 μmolh^-1g^-1光催化活性，對(duì)CH₃CHO的選擇性高達(dá)93.3%，優(yōu)于所有最先進(jìn)的CO₂光催化劑。

本文通過(guò)DFT計(jì)算了CN-K和CN-KRB催化劑上CO₂還原為CH₃CHO的自由能圖。計(jì)算結(jié)果表明，在CN-KRB和CN-K催化劑上都容易發(fā)生CO₂加氫生成*COOH中間體的反應(yīng)。

*COOH經(jīng)兩步加氫過(guò)程生成*CHO中間體，CNKRb上生成*CHO中間體的能壘為0.4 eV，低于CN-K的0.9 eV。兩個(gè)*CHO自發(fā)生成*OHCCHO，*OHCCHO通過(guò)多步質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移過(guò)程生成CH₃CHO。

總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)將同一產(chǎn)物的CO₂半還原反應(yīng)和CH₃CH₂OH半氧化反應(yīng)相結(jié)合，并有效利用光生電子和空穴對(duì)，CN-KRb在可見(jiàn)光照射下成功實(shí)現(xiàn)了93.3%的相對(duì)較高的CH₃CHO產(chǎn)物選擇性。

Simultaneous co-Photocatalytic CO₂ Reduction and Ethanol Oxidation towards Synergistic Acetaldehyde Synthesis. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202218720.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202218720.