將CO₂有效轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃料(如甲烷)是緩解能源危機(jī)和減少二氧化碳排放的最有效途徑之一。光催化CO₂還原越來越受到科研人員的關(guān)注。在光還原反應(yīng)中，Cu能夠作為活性中心來驅(qū)動CO₂到CO和CH₄等轉(zhuǎn)化，因此采用Cu基材料作為氧化還原活性中心。

此外，金屬硫化物的高光生電荷遷移率有利于光催化CO₂還原，基于此，天津大學(xué)的于濤團(tuán)隊設(shè)計了一種具有S空位的Cu₃SnS₄光催化劑用于光催化CO₂還原，并闡述了其對光催化CO₂還原高選擇性和活性的影響。

具有S空位的Cu₃SnS₄光催化劑中的Sn(II) 5d軌道所支配的導(dǎo)帶位置可以通過控制Sn(II)的含量來調(diào)節(jié)，同時晶格中的Cu(I)和Sn(IV)分別作為CO₂和H₂O的吸附位點。

另外，Cu(I)對CO也具有強(qiáng)的吸附能力，有利于進(jìn)一步質(zhì)子化生成CH₄(CO₂→COOH*→CO*→CHO*→CH₂O*→CH₃O*→CH₄)。

S空位能夠使得導(dǎo)致Sn(II)原子周圍電子富集，使導(dǎo)帶位置更負(fù)，Cu(I)上的電子還原能力相應(yīng)增強(qiáng)，不僅能夠抑制光生電子-空穴對的復(fù)合，并且提高反應(yīng)性(CH₄的產(chǎn)率為22.65 μmol/g/h)和選擇性(CH₄ ~ 83.10%)。

Effect of S vacancy in Cu₃SnS₄ on high selectivity and activity of photocatalytic CO₂ reduction. Applied Catalysis B: Environmental, 2021.,?DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120498

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120498