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蘭州大學化學化工學院景歡旺教授課題組在二氧化碳化學和綠色化學研究領域有著二十多年的深厚研究基礎和豐富的經驗。近年來主要開展有機-無機雜化半導體材料仿生植物光合作用，主要在KHCO3水溶液中，采用兩點接和三電極系統，高效地進行光電聯合催化還原二氧化碳為有機化合物。研究了配體共價鍵修飾半導體、原位半導體異質結、碳、氮摻雜半導體和金屬間隙化合物衍生的異質結等催化體系，提出了光陰極與卡爾文循環（Calvin cycle）合二為一的策略，調控二氧化碳還原過程的C-C偶聯規律研究，圍繞著如何在分子和軌道水平調控催化劑還原CO2的中間體和反應活性位點碳碳偶聯這一關鍵科學問題，開展了系統的研究工作。實現了光電催化劑的創新，擴展了二氧化碳化學的研究內容。研究成果對仿生催化、人工光合成和光電催化二氧化碳還原等領域具有引領作用。近五年在Electrochimica Acta, Nano Energy，App. Catal. B., J. Catal., iScience, J. Mater. Chem. A, 和Chem. Eng. J.等國際知名專業期刊上發表論文18篇。獲授權國家發明專利3項。

相關成果：

一、 借鑒植物光合作用原理，首次用配體和金屬Pd顆粒模擬植物的Calvin循環，在雙電極系統，標準硅電池0.56V電壓下，實現了乙醇的合成，選擇性大于99%，同時有微量丁醇生成。高效催化體系，經13CO2和H218O同位素實驗驗證，乙醇的碳來自氣相CO2，釋放的氧氣18O2來自水，故，還原劑為水中的氫原子。由于氣相無其他副產物，液相僅有乙醇和丁醇，電池的光量子效率達到0.56%，超過了植物平均的0.4%，這是真正意義上人工光合成的奠基性工作。該工作發表于ChemSusChem,2017,10:1742-1748；參與人：張雨倩、韓博、聶融等。

二、 利用間隙金屬化合物的導電特性，設計并原位制備了新型異質結半導體材料TiO2@Ti3C2，共價嫁接胺配體后，提升了光電催化的效率，在三電極系統中，扣除電化學的貢獻，電池的光量子效率達到1.78%。該工作發表于Nanao Enegry,2018, 51:442–450；參與人：許艷杰，王帥，聶融等。

三、 與中科院蘭化所，化學所，煤化所合作，用MOFs做前驅體，設計在泡沫銅表面原位制備出C、N共摻雜的保持MOF形狀的ZnO@Co3O4/Cu的p-n異質結和肖特基結的高效催化劑，利用催化劑的特殊形貌模擬了植物Calvin循環，由于催化活性位點主要分布于十二面體的頂點，5個CO2分子可以同時發生C-C偶聯，得到了分子量大于4000的長碳鏈含氧化合物（類似油狀物漂浮到水面），扣除電化學的貢獻，電池的光量子效率達到1.95%。實現了人工光合成模擬植物光合作用的巨大飛躍。碳鏈生長機理經過13CO2同位素表征證明為5個CH2片段為75的碎片斷裂規律。該工作發表于iScience, 2020, 23: 100768；參與人：王金圓、王毅琳、胡斌等。

四、 在碳布上，原位生長出卟啉COF材料，再電化學生長出銅納米棒，利用卟啉COFs優異的吸光性能和4個N的吸附CO2分子并控制碳碳偶聯的特性，提升了復合材料的光電催化性能和碳碳偶聯幾率，提升了C2+產物的選擇性，產物主要為乙醇和丙酮等。該工作發表于Chem. Eng. J., 2020，396: 125255；參與人：王冰、董亞鵬、魏艷等。

五、 利用Fe的誘導作用，在TiO2半導體表面原位生長出聚吡咯納米管，經部分碳化得到氮摻雜的碳納米管與TiO2半導體組成的電極催化材料，經Mott-Schottky測試的電化學表征，復合半導體催化材料隨著退火溫度的增加，其半導體屬性由p-n異質結轉變為n-n同型異質結，催化CO2還原能力得到提升；結合同位素H218O實驗結果，提出了全新的水中CO2還原的卡賓中間體機理。該工作發表于Appl. Catal. B: Environ., 2021，285: 119781；參與人：王金圓、馬江平、張巧蘭、王冰等。

獲授權國家發明專利：

1. 一種由二氧化碳和水制備乙醇的方法，ZL201510914432.8；

2. 一種用二氧化碳和水制備甲醇的方法，ZL201611096224.2；

3. 用二氧化碳和水制備長碳鏈含氧化合物的方法，ZL201811169041.8