Wiley 出版社旗下Materials Views China 网站以"新型石墨烯-TiO2 纳米复合材料:光催化技术实现常温、常压CO2 再生利用和C-C 偶联"为题对我中心周勇教授课题组光催化转化CO2 为可再生碳氢能源近期研究成果进行了亮点报道。
在目前提出的解决控制大气中CO2 总量和能源危机方案中,通过人工光合作用将二氧化碳有效转化为碳氢燃料是同时解决温室效应和能源危机的有效方法之一。最近我院南京大学环境材料与再生能源研究中心的周勇教授课题组采用一种新的原位同步还原-水解技术,在水和乙二胺混合体系中一步合成了石墨烯-TiO2 的复合材料,该方法在氧化石墨烯还原为石墨烯的同时,将TiO2 纳米颗粒原位、均匀的生长在石墨烯上(Adv. Funct. Mater. 2012.DOI/10.1002/adfm.201202349)。将该材料应用于光催化还原CO2 体系,在光照条件下,可以将CO2 还原成甲烷和乙烷。一方面石墨烯提高了电子-空穴分离速率和减少其复合几率,大幅度提高光催化效率,另一方面,由于乙二胺的还原作用,此方法产生的TiO2 表面存在大量的Ti3+, Ti3+有利于抑制·CH3 中间产物与H+结合形成CH4, 同时石墨烯通过与·CH3 电子共轭作用,提供·CH3 的吸附位点和化学反应位点,提高了其稳定性,有利用·CH3 之间偶联反应,促进了乙烷的产生。乙烷在产物中的比例随石墨烯的增加而增加。相对于高温C-C 偶联技术,利用光催化技术,在常温、常压条件下,实现CO2 的C-C 偶联具有突出优势,减少了高温下反应物焦炭化的几率。该研究开启了石墨烯在催化C-C
偶联反应中新的研究方向并展示了潜在的应用前景。