生化学院柏嵩课题组在CO2还原堆叠型光催化剂的构筑领域取得系列进展

近日，浙师大生化学院柏嵩课题组在CO2还原堆叠型光催化剂的构筑领域取得系列进展，相关成果在ACS Catalysis、Small和Applied Catalysis B: Environmental上发表，期刊最新影响因子分别为13.084、13.281和19.503。

论文“Stacking Engineering of Semiconductor Heterojunctions on HollowCarbon Spheres for Boosting Photocatalytic CO2 Reduction” (ACS Catal. 2022, 12, 2569)，设计了一种多孔空心碳球负载的半导体异质结堆叠型光催化剂来解决传统负载型和核壳型异质结光催化剂的结构缺陷。该设计充分利用空心碳球的诸多优势来同时优化催化反应各步骤的效率，例如利用空球内的多重光反射改善异质结的光吸收，结合碳球的高导电性促进电子空穴的分离，通过碳球的多孔结构吸附和活化CO2分子，实现还原和氧化助催化剂在空球内外表面的空间分离等，进而大幅提升了CO2还原的催化活性和产物选择性。该项工作为异质结光催化剂的构筑提供了新的视角。

浙师大2020级硕士生张醒威是本论文的第一作者，柏嵩博士为论文的唯一通讯作者，浙师大为唯一通讯单位。该工作得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和浙师大自主设计科研项目的经费支持。

论文“Emerging Stacked Photocatalyst Design Enables Spatially Separated Ni(OH)2 Redox Cocatalysts for Overall CO2 Reduction and H2O Oxidation” (Small 2022, 18, 2104681)，针对双助催化剂在半导体上的空间分离受限于具有内外表面的中空结构和具有不同暴露晶面的单晶结构，设计了一种石墨烯/半导体/Ni(OH)2堆叠型光催化剂。在该三元光催化剂中，半导体通过石墨烯通道将半导体产生的光电子转移到周围的石墨烯/Ni(OH)2助催化剂上进行CO2向CO的高选择性还原，而空穴直接传输至与半导体直接接触的Ni(OH)2助催化剂进行H2O的氧化。所设计结构在避免逆反应发生的同时，有效防止了半导体的光腐蚀。该项工作为双功能助催化剂设计和应用提供了指导。

浙师大2018级硕士生刘倩和2020级硕士生王仕宏是本论文的共同第一作者，中科大刘东研究员和浙师大柏嵩博士为论文的共同通讯作者，浙师大为第一通讯单位。该工作得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和浙师大自主设计科研项目的经费支持。

论文“PtCu Thickness-modulated Interfacial Charge Transfer and Surface Reactivity in Stacked Graphene/Pd@PtCu Heterostructures for Highly Efficient Visible-light Reduction of CO2 to CH4” (Appl. Catal. B: Environ. 2022, 305, 121069)，设计了一种石墨烯负载的Pd/PtCu堆叠型光催化剂来协同界面极化和表面应力，实现了CO2向CH4的高选择性转化。研究发现随着PtCu原子层厚度的逐渐降低，Pd核与PtCu壳之间的界面电荷极化效应逐步增强，有助于改善光生电荷在界面上的传输和分离，同时PtCu壳受到Pd核的压缩应力逐渐增大，促进了CO2分子在PtCu表面的吸附和活化。该项工作为复合光催化剂的表界面设计提供了一种“一石二鸟”的方法。

浙师大2019级硕士生席亚敏、2017级硕士研究生蔡晓彤和安徽大学硕士研究生张阅是本论文的共同第一作者，安徽大学杨丽副教授和浙师大柏嵩博士为论文的共同通讯作者，浙师大为第一通讯单位。该工作得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和浙师大自主设计科研项目的经费支持。

柏嵩博士自2015年入职浙江师范大学以来，已经以通讯作者身份在ACS Catalysis, Nano Energy, Small, Applied Catalysis B: Environmental, Nano Research, Journal of Materials Chemistry A, ACS Applied Materials & Interfaces, ChemSusChem, Nanoscale, Chemical Engineering Journal发表浙师大第一单位SCI一区论文31篇，其中IF > 10的论文23篇，入选SCI热点论文1篇，SCI高被引论文4篇，2017年以来课题组已有6名硕士研究生获得研究生国家奖学金。（ 供稿单位： 生化学院）