利用可再生能源進(jìn)行二氧化碳高值化轉(zhuǎn)化是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要途徑。其中，以CO₂為原料合成環(huán)狀碳酸酯（可作為重要有機(jī)溶劑和電池電解液）是一條CO₂高效應(yīng)用的重要路線。

　   中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所氣體催化與分離團(tuán)隊(duì)和電化學(xué)環(huán)境催化團(tuán)隊(duì)從理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證出發(fā)，設(shè)計(jì)出面向上述催化反應(yīng)的高效催化劑。研究團(tuán)隊(duì)以Al(NO₃)₃和C₃N₄為前驅(qū)體，運(yùn)用兩步熱解法制備出具有高含量Al單原子負(fù)載的氮摻雜多孔碳納米片（Al-N-C，圖1）。光照下，Al-N-C催化環(huán)氧化合物與CO₂的環(huán)加成反應(yīng)的性能顯著優(yōu)于同等熱效應(yīng)條件下的催化性能（圖2）。實(shí)驗(yàn)分析和理論計(jì)算表明，光照能激發(fā)的Al-N-C的光熱轉(zhuǎn)化性能，并利于Al-N-C催化劑的光生電子向環(huán)氧化物反應(yīng)物轉(zhuǎn)移，從而加速環(huán)氧化合物的開環(huán)步驟（決速步，圖3），實(shí)現(xiàn)高附加值環(huán)狀碳酸酯的高效制備，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。 

　   相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.202103186）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研究開發(fā)計(jì)劃、寧波科技創(chuàng)新2025計(jì)劃、博新計(jì)劃（BX20190340）、中國博士后科學(xué)基金等的資助。 

圖1 高含量Al單原子負(fù)載的N-C催化劑 

圖2 Al-N-C催化劑光驅(qū)動(dòng)CO₂環(huán)加成反應(yīng) 

圖3 Al-N-C催化劑光驅(qū)動(dòng)CO₂環(huán)加成反應(yīng)的機(jī)理研究