環(huán)境學(xué)院李英宣教授在《Nature Communications》等自然指數(shù)期刊連續(xù)發(fā)表論文

在趙進(jìn)才院士工作室的支持下，我校李英宣教授在光催化還原CO₂研究領(lǐng)域連續(xù)取得重要進(jìn)展。繼實(shí)現(xiàn)金屬Bi制備和相變機(jī)制研究后(Nature Communications 2017, 8, 14462)，利用金屬Bi等離子體光催化劑實(shí)現(xiàn)了自然界植物光合作用中水氧化和CO₂還原復(fù)雜反應(yīng)過(guò)程全模擬，相關(guān)成果再一次發(fā)表在Nature子刊《自然-通訊》(Nature Communications)上，該成果我校為第一單位，李英宣教授為第一作者，李英宣教授和中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所王穎副研究員為共同通訊作者，2018級(jí)碩士研究生惠丹屏為第二作者。這是李英宣教授在Angew. Chem. Int. Ed.、Environ. Sci. & Technol.等自然指數(shù)期刊發(fā)表論文之后，在光催化還原CO₂研究方面取得的又一重要成果。

隨著化石能源的大量消耗，大氣中二氧化碳(CO₂)濃度逐年升高，引起全球氣候變暖等日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。因此，CO₂的資源化利用一直是國(guó)際環(huán)境和能源領(lǐng)域研究的前沿和熱點(diǎn)，例如：光催化還原CO₂制高附加值產(chǎn)品被《科學(xué)美國(guó)人》月刊評(píng)為2020年十大新興技術(shù)之一。此外，2020年9月22日，中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話強(qiáng)調(diào)，中國(guó)CO₂排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。因此，有效控制和降低大氣中CO₂濃度關(guān)乎人類(lèi)未來(lái)生存和發(fā)展，也符合國(guó)家重大需求。針對(duì)CO₂轉(zhuǎn)化研究急需突破性技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)際，李英宣教授來(lái)陜科大后在2018年布局了光催化還原CO₂研究方向，利用太陽(yáng)能和光催化技術(shù)實(shí)現(xiàn)CO₂的有序轉(zhuǎn)化，在減少大氣中CO₂溫室氣體的同時(shí)制備高附加值有機(jī)燃料或其他化學(xué)品，該過(guò)程綠色環(huán)保，是CO₂轉(zhuǎn)化的有效途徑之一。

本研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（21972082和21673220）和陜西省高校青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助。在該研究中首先用電化學(xué)方法將H₂O分解為H原子和O₂(實(shí)現(xiàn)植物光合作用中光反應(yīng)的模擬)，生成的活性H儲(chǔ)存在Bi納米粒子中形成Bi-H_x。在光照條件下，Bi-H_x可以作為一種強(qiáng)的還原劑，通過(guò)電子-質(zhì)子協(xié)同轉(zhuǎn)移機(jī)制將CO₂還原為CO，同時(shí)Bi-H_x恢復(fù)為Bi(實(shí)現(xiàn)植物光合作用中暗反應(yīng)的模擬)，完成了一次完整的模擬光合作用循環(huán)反應(yīng)。在這一過(guò)程中，Bi作為電子-質(zhì)子轉(zhuǎn)移介質(zhì)，在時(shí)間和空間上實(shí)現(xiàn)了水分解和CO₂還原的分離。該反應(yīng)為人工光合作用催化劑的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新模型，具有以下三個(gè)特點(diǎn)：(1)避免了水作為直接還原劑參與到CO₂還原過(guò)程，提高了產(chǎn)物選擇性；(2)避免了生成產(chǎn)物中O₂的分離，以及生成O₂對(duì)還原產(chǎn)物的氧化；(3)降低了反應(yīng)活化能，提高了催化劑活性(達(dá)到了283.8μmol/h/g)。此外，鑒于目前光催化劑主要為半導(dǎo)體材料，而等離子體光催化劑的報(bào)道非常少，其中非貴金屬等離子體催化劑的研究更少，因此，該研究為設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)廉價(jià)、高效CO₂還原催化材料提供了新借鑒。

李英宣教授為我校人才工程引進(jìn)的學(xué)術(shù)骨干，為中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)光化學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，是陜西高校青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，曾獲全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎(jiǎng)、中科院首屆卓越青年科學(xué)家等榮譽(yù)，主要從事光催化材料的可控合成及其在能源、環(huán)境方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。目前，主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(4項(xiàng))以及省部級(jí)項(xiàng)目14項(xiàng)，近年來(lái)在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Environ. Sci. Technol.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nano Energy等雜志上發(fā)表SCI論文40余篇。

新聞小貼士：

《Nature Communications》是國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Nature》發(fā)行的子刊(自然指數(shù)期刊)，該刊物內(nèi)容涉及自然科學(xué)所有領(lǐng)域，是國(guó)際頂級(jí)綜合性期刊，在谷歌學(xué)術(shù)最新發(fā)布的2020年全球?qū)W術(shù)期刊h指數(shù)（h-index）排行榜中，《Nature Communications》位列第七位，其發(fā)表的論文不僅對(duì)某一專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域有重要的理論或應(yīng)用價(jià)值，還要求能引起廣泛的科學(xué)興趣，有利于推動(dòng)其他領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。

論文列表：

(1) YingxuanLi,*Danping Hui, Yuqing Sun, Ying Wang,*Zhijian Wu, Chuanyi Wang,Jincai Zhao, Boosting thermo-photocatalytic CO₂conversion activity by using photosynthesis-inspired electron-proton-transfer mediators,Nat.Commun.2021, 12, 123.

全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-20444-1

(2) YingxuanLi,*Miaomiao Wen, Ying Wang, Guang Tian, Chuanyi Wang, Jincai Zhao, Plasmonic Hot Electrons from Oxygen Vacancies for Infrared Light-Driven Catalytic CO₂Reduction on Bi₂O_3-x,Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 133, 923-929.

全文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202010156

(3) Mengmeng Huang, YingxuanLi,*Mengwei Li, Jie Zhao, Yunqing Zhu, Chuanyi Wang, and Virender K. Sharma*Active Site-Directed Tandem Catalysis on Single Platinum Nanoparticles for Efficient and Stable Oxidation of Formaldehyde at Room Temperature,Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 3610?3619.

全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b01176

（終審：杜楊 核稿：趙偉鋒 編輯：王亮 學(xué)生編輯：柯津津）