近日，中国科大苏州高等研究院刘东教授团队与中国科大熊宇杰教授团队及格里菲斯大学赵惠军院士团队合作在高效光热CO2加氢方面取得新进展，相关成果以“Rational Design of N-doped Carbon Coated Cobalt Nanoparticles for Highly Efficient and Durable Photothermal CO2 Conversion”为题发表在国际知名期刊Advanced Materials上。

为缓解日益增长的温室效应和化石能源消耗，CO2的捕获和转化利用受用了广泛关注。催化CO2加氢制备高附加值化学品和燃料是一种极具吸引力的大规模转化利用CO2的途径。在多种CO2转化产物中，CO作为重要的碳一平台分子是CO2通过逆水气变换反应中较易得到的产物。近年来，利用广泛可得的太阳光驱动的光热催化CO2加氢被认为是一种极具前景的可替代高耗能的热催化过程的途径。其中碳负载的等离激元金属催化剂因其宽光谱光吸收、高效的光热转换效率和高比表面积等优点被认为是一种理想的光热CO2加氢催化剂。

有鉴于此，本研究报道了一种ZIF-67两步热解法得到的氮掺杂碳包覆的钴Co纳米颗粒光热催化剂（Co@NC）用于高效光热CO2加氢。得益于Co纳米颗粒、包覆碳层和掺杂氮的协同作用，Co@NC催化剂在全谱光实现了高达0.75 mol gcat-1 h-1 的CO生成速率。进一步的实验和理论计算表明简单的氮掺杂碳包覆能够极大地促进反应物在催化剂表面活化和CO的脱附。这项工作为实现高效光热CO2加氢提供了一种简单有效的非贵金属催化剂设计途径。

中国科大苏州高等研究院马军特任副研究员为论文的第一作者，刘东教授为论文的共同通讯作者，中国科大苏州高等研究院为论文的共同通讯单位。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202302537