近日，实验室胡勇教授课题组在光催化CO₂还原机制方面取得重要进展。相关成果以题为“Efficient Visible-Light-Driven CO₂ Methanation with Self-Regenerated Oxygen Vacancies in Co₃O₄/NiCo₂O₄ Hetero-Nanocages: Vacancy-Mediated Selective Photocatalysis”的研究论文发表在催化领域国际顶级期刊ACS Catalysis上。

鉴于此，胡勇教授课题组通过原位刻蚀ZIF-67然后退火处理两步法制备了具有丰富表面氧空位（VO）的Co₃O₄/NiCo₂O₄异质纳米笼光催化剂用于高效的CO₂甲烷化。研究发现，Co₃O₄和NiCo₂O₄表面均存在三种V_Os，以形成能较低的V_O1和V_O2为主。与Co₃O₄相比，Ni原子的存在调节NiCo₂O₄的电子结构，拉升Co原子的d带中心接近费米能级，促进V_O2位点上的加氢过程。因此，CO₂还原的主要产物由在Co₃O₄-V_O2位点上的CO转变成在NiCo₂O₄-V_O2位点上的CH₄。更重要的是，在完成一个催化循环后，V_O2位点能够自再生，这是高效稳定的甲烷化过程的原因。优化的样品光催化CO₂还原活性显著增强，C₁-化合物产率达20.32 μmol g⁻¹ h⁻¹，CH₄选择性96.3%，优于先前报道的Co和Ni基光催化剂。这项工作阐述了在原子尺度上精确调控光催化选择性和稳定性的重要性，为可持续的CO₂光还原催化剂的开发提供新思路。

该课题组自2019年开展CO₂光还原领域相关研究以来，已取得一系列进展，相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Catal.、Appl. Catal. B. Environ.等化学领域国际重要期刊上。