利用太陽能將CO₂轉(zhuǎn)化為富含能量的產(chǎn)品是減輕全球能源短缺和環(huán)境危機的可持續(xù)解決方案之一。但是，實現(xiàn)可靠且經(jīng)濟的CO₂轉(zhuǎn)化仍然具有挑戰(zhàn)性。

武漢理工大學(xué)余家國、張留洋等報道了一種Mn和C共摻雜的ZnO核-三重殼空心球光催化劑(Mn、C-ZnO CTSHS)，能夠用于有效光催化還原CO₂(CO₂PR)。

Mn、C-ZnO CTSHS光催化劑具有獨特的核-多殼結(jié)構(gòu)，能夠提供優(yōu)異的CO₂還原活性，比商業(yè)ZnO高兩倍。活性的增強歸因于光吸收的改進、物質(zhì)和電荷輕松穿過薄殼層以及優(yōu)化的CO₂吸附和活化。

另外，Mn物種對ZnO晶格中Zn離子的取代在CO₂ PR過程中起著不可或缺的作用。Mn物種充當(dāng)CO₂吸附的活性中心，通過抑制析氫反應(yīng)來加速CO₂還原。

原位X射線光電子能譜結(jié)果表明，Mn物種可以在CO₂PR后恢復(fù)其原始氧化態(tài)，而無需外部處理或輔助還原劑。

相反，Mn⁽ⁿ⁺¹⁾⁺物種可以從 ZnO的CB中獲取一個光生電子形成Mn^n+，從而恢復(fù)其活性。因此，Mn離子可以作為一種耐用且高效的助催化劑用于CO₂PR。

Sustained CO₂-photoreduction activity and high selectivity over Mn, C-codoped ZnO core-triple shell hollow spheres. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-25007-6