韓國大邱慶北科學技術院(DGIST)近日對外宣布，該院能源工科專業的In Suil教授團隊開發出了一種新型的光催化劑，可將二氧化碳選擇性轉變成甲烷或乙烷等一類能源物質。
隨著二氧化碳排放量的增加，全球變暖的趨勢正在加劇，業內都在關注二氧化碳減排的相關技術。與此同時，隨著能源的逐漸枯竭，迫切需要新型的燃料資源。因此，為了解決這些嚴峻的環境社會問題，有關光催化劑的研究備受關注，這種光催化劑可將二氧化碳和水轉化成烴類燃料。
在光催化劑的研究中，大多采用的是禁帶寬度(Band gap)較大的半導體物質，但這類物質在吸收光能方面有一定局限性。因此，只有改善光催化劑的構造和表面，才能擴大其光能吸收區域，而且需要開發電子傳導性優秀的二維材料。
In Suil教授團隊通過穩定高效的方法，在還原后的二氧化鈦表面涂上石墨烯，這種新型的光催化劑可將二氧化碳轉化成甲烷或乙烷等。研究表明，光催化劑在氣相中可以將二氧化鈦進行選擇性轉換，甲烷和乙烷的生成量分別為259umol/g，77umol/g，相比現有的二氧化鈦光催化劑，轉化率分別提高了5.2%和2.7%。值得一提的是，在相似的試驗條件下，乙烷的生成量已經達到了全球領先的水平。
另外，研究團隊與倫敦帝國學院(ICL)化學系的James R. Durrant教授團隊進行國際合作，借助光電子分光學理論，最終證實，在二氧化鈦和石墨烯界面呈現的禁帶彎曲現象使得空穴向石墨烯移動。
向石墨烯方向的空穴移動使得電子在二氧化鈦表面聚集，從而加快反應，多電子參與反應，形成了大量的甲烷自由基(CH3)。這些甲烷自由基與氫離子反應后生成甲烷，而且甲烷自由基相互反應后形成乙烷。
此次開發的光催化劑可以利用太陽光生成更高級別的烴類物質，今后將有助于應用于各種領域，還有望緩解地球溫室效應，以及能源枯竭問題。
In Suil教授表示，此次開發的二氧化鈦光催化劑可以選擇性生成甲烷或乙烷等一類物質，轉化效率高，今后有助于減少二氧化碳排放，以及資源化利用。
另一方面，此次研究成果已經刊登于國際能源知名期刊《Energy & Environmental Science》（能源與環境科學）的網絡版。
