光催化 摒弃800℃高温，中科院 光驱动“电子手术刀”问世，CO₂室温直变乙烯

来自 实验室仪器网

《The Innovation Materials》刊发重磅评述，解读中国科学院赣江创新研究院张一波研究员团队提出的光驱动CO₂制乙烯颠覆性新路径。该技术摒弃传统800℃高温热催化模式，利用“电子手术刀”式光化学机制，在室温下实现CO₂到乙烯的高效转化，乙烯选择性突破99%，为双碳目标与石化原料绿色制造开启全新范式。

乙烯是全球石化产业核心原料，传统制备依赖高温裂解，能耗高、排放大、产物复杂。而CO₂直接制乙烯面临热力学稳态难打破、C-C键难偶联、选择性低等长期瓶颈。科研团队创新采用Au/TiO₂光催化体系，依托光诱导界面偶极子构建 电子手术刀 ，通过光生电子与空穴在纳米界面的精准分离，驱动H₂异裂产生活性氢物种，实现CO₂经乙烷向乙烯的可控级联转化。

该技术彻底摆脱高温依赖，在室温条件下稳定运行1500小时，凭借强金属-载体相互作用实现超99%乙烯选择性，解决传统热催化产物杂乱的痛点，实现从“粗放活化”到“精准剪切”的催化革命。这一突破标志着催化设计从“热键活化”向“界面电荷工程”的范式转移，为固氮、生物质增值等涉氢活化反应提供通用理论支撑。

评述同时指出，当前体系主要利用紫外光（占太阳能不足5%），能效与光谱响应仍为核心挑战。未来需通过能带工程拓展可见光响应，结合原位时间分辨光谱厘清微观电荷动力学，并开发光纤反应器、聚光系统等工程化方案，推动实验室技术走向规模化。

该光驱动室温合成技术为太阳能CO₂炼厂提供可行原型，耦合可再生制氢与碳捕集后，有望重构乙烯生产链条，大幅降低碳排放与化石能源依赖。

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