IT之家 12 月 4 日消息，在二氧化碳資源化利用研究中，如何規(guī)避高能耗的捕集與純化過程，實現(xiàn)來源于真實環(huán)境（如空氣、煙道氣）中 CO2 的直接轉化，對于推進可實際應用的人工碳循環(huán)過程具有重要科學意義和工程價值。

然而，真實環(huán)境中 CO2 濃度極低，并與大量氧氣共存，其光 / 電催化還原過程往往受到氧還原反應的抑制，因而在低濃度、有氧條件下實現(xiàn) CO2 的優(yōu)先還原一直是國際上面臨的重大科學挑戰(zhàn)。

在國家自然科學基金委員會、科技部和中國科學院的支持下，中國科學院化學研究所光化學實驗室盛樺課題組基于羥基化位點驅動的 CO2 原位捕集-轉化機制，近期在空氣 CO2 的直接光催化轉化方面取得了新的突破。

研究團隊利用卟啉銦金屬–有機框架（In–MOF）中兩類對 CO2/O2 親和性不同的銦活性位點，實現(xiàn)了 CO2 與 O2 的“空間分區(qū)還原”。該策略使氧還原不再競爭性抑制 CO2 還原，反而從動力學上促進 CO2 還原，構建出特殊的氧增強 CO2 還原體系。進一步將 In–MOF 與 UIO-66-NH2 耦合形成異質結，可以在催化位點上產生對低濃度 CO2 的“雙重富集”效應，從而實現(xiàn)將空氣 CO2 直接光催化還原為 CO。

在此基礎上，團隊結合近期報道的 CO 與氨光催化耦合合成尿素新路徑（Angew. Chem. Int. Ed.,2025,64,e202505630），搭建了可在自然環(huán)境中運行的漂浮式光催化平臺。該平臺能夠在太陽光照射和開放空氣條件下，耦合空氣 CO2 還原與水相氨氧化，從而直接將空氣 CO2 轉化為可水相收集的尿素產物。

該研究不僅為空氣 CO2 的高效資源化利用提供了新的催化策略與反應體系，也展示了光催化技術在開放環(huán)境碳氮協(xié)同轉化與可持續(xù)資源合成方面的潛在應用前景。

相關研究成果 11 月 25 日發(fā)表于 Nature Communications 2025,16,10493 上，論文第一作者為博士生張志勇，通訊作者為盛樺研究員。

IT之家附論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-65534-0

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