韩国大邱庆北科学技术院(DGIST)近日对外宣布，该院能源工科专业的In Suil教授团队开发出了一种新型的光催化剂，可将二氧化碳选择性转变成甲烷或乙烷等一类能源物质。
随着二氧化碳排放量的增加，全球变暖的趋势正在加剧，业内都在关注二氧化碳减排的相关技术。与此同时，随着能源的逐渐枯竭，迫切需要新型的燃料资源。因此，为了解决这些严峻的环境社会问题，有关光催化剂的研究备受关注，这种光催化剂可将二氧化碳和水转化成烃类燃料。
在光催化剂的研究中，大多采用的是禁带宽度(Band gap)较大的半导体物质，但这类物质在吸收光能方面有一定局限性。因此，只有改善光催化剂的构造和表面，才能扩大其光能吸收区域，而且需要开发电子传导性优秀的二维材料。
In Suil教授团队通过稳定高效的方法，在还原后的二氧化钛表面涂上石墨烯，这种新型的光催化剂可将二氧化碳转化成甲烷或乙烷等。研究表明，光催化剂在气相中可以将二氧化钛进行选择性转换，甲烷和乙烷的生成量分别为259umol/g，77umol/g，相比现有的二氧化钛光催化剂，转化率分别提高了5.2%和2.7%。值得一提的是，在相似的试验条件下，乙烷的生成量已经达到了全球领先的水平。
另外，研究团队与伦敦帝国学院(ICL)化学系的James R. Durrant教授团队进行国际合作，借助光电子分光学理论，最终证实，在二氧化钛和石墨烯界面呈现的禁带弯曲现象使得空穴向石墨烯移动。
向石墨烯方向的空穴移动使得电子在二氧化钛表面聚集，从而加快反应，多电子参与反应，形成了大量的甲烷自由基(CH3)。这些甲烷自由基与氢离子反应后生成甲烷，而且甲烷自由基相互反应后形成乙烷。
此次开发的光催化剂可以利用太阳光生成更高级别的烃类物质，今后将有助于应用于各种领域，还有望缓解地球温室效应，以及能源枯竭问题。
In Suil教授表示，此次开发的二氧化钛光催化剂可以选择性生成甲烷或乙烷等一类物质，转化效率高，今后有助于减少二氧化碳排放，以及资源化利用。
另一方面，此次研究成果已经刊登于国际能源知名期刊《Energy & Environmental Science》（能源与环境科学）的网络版。
