科技日报记者 张梦然
科学家一直在寻找有效的方法将二氧化碳（CO2）转化为有用的化学物质，以此作为减少碳排放和应对气候变化的策略。光催化剂，即能利用光能驱动化学反应的材料，是实现这一目标的关键工具之一。《先进功能材料》最新一期发布了一项研究成果，表明日本东京科学研究所的研究团队通过改进合成方法，大幅提升了KGF-9这种光催化剂的性能。
早在2022年，东京科学研究所就研发出了一种不含贵金属的配位聚合物，名为KGF-9。它可以作为一种独立的光催化剂，用于将CO2转化为甲酸盐。然而，尽管它在选择性方面表现出色，但其催化活性较低，导致其表观量子产率也低。
配位聚合物之所以吸引人，是因为它们能够同时具备吸收光和催化CO2还原的功能，并且可以使用地球上丰富的金属和有机分子来制造，具有工业应用潜力。
在这项新研究中，团队采用了微波辅助法，可以在密封容器中用微波加热溶液。与传统方法相比，其能够更均匀地加热整个反应混合物，从而加快分子运动并提高反应速度。这不仅将KGF-9的制备时间从两天缩短到了1小时，还带来了其他显著的好处。
经测试，团队发现，采用微波辅助法合成的KGF-9细纤维，拥有更大的比表面积和更好的结晶度，这大大提高了CO2到甲酸盐转化的表观量子产率。具体来说，新合成的KGF-9这一数字达到25%，远高于之前记录的2.6%，创下了异质光催化剂中的最高纪录。
团队认为，高质量、表面缺陷少的KGF-9晶体是此次能破纪录的关键因素。而因其成本效益高且用途广泛，改进后的KGF-9将在推动实现碳中和方面发挥重要作用。
