近日，宋玉洁课题组在化工三大刊《Chemical Engineering Science》发表题为“Surface Ce single atoms and S-vacancies synergically enhanced photoreduction of CO2over Ce-ZnIn2S4 nanosheets”的研究论文。22级硕士生孙树昭为第一作者，时应章、王志文副研究员和宋玉洁副教授为共同通讯作者。
二氧化碳（CO2）的可持续回收利用是缓解全球生态问题和能源危机的一种有前景的方法。在CO2转化的众多产物中，CO/H2比值可调的合成气具有重要价值。然而，光催化生产合成气的关键挑战在于克服H2O产生H2与CO2还原为CO之间的竞争。因此，将光催化过程中H2O产生H2与CO2还原为CO的过程解耦，以实现高产率制备CO/H2比值可调的合成气，仍然是一个重大挑战。
本工作制备了单原子Ce掺杂的ZnIn2S4纳米片作为CO2还原的光催化剂。在可见光照射下，合成气生成速率高达19.8 mmol g−1 h−1（CO和H2速率总和），且CO/H2比例可调范围为1：4至1：1。掺杂Ce会导致ZnIn2S4晶格畸变并形成大量S空位（Sv）。因此，在ZnIn2S4表面存在Ce单原子和Sv作为活性位点。一系列实验和密度泛函理论（DFT）计算结果表明，Ce单原子位点可选择性吸附CO2分子并将其还原为CO，而Sv则是产H2的活性位点。最后，从原子水平上探索了光催化CO2和H2O生产合成气的反应机理。本工作深入揭示了单原子掺杂催化剂在CO2光催化还原中的作用机制。
论文信息：Surface Ce single atoms and S-vacancies synergically enhanced photoreduction of CO2over Ce-ZnIn2S4 nanosheets, Chemical Engineering Science 320 (2026) 122679.
文章链接：//doi.org/10.1016/j.ces.2025.122679
撰稿人：王志文
审核人：潘福生
