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化石燃料的過度消耗會造成不可再生資源的短缺，其燃燒產生的二氧化碳（CO2）也會導致溫室效應等環境問題。因此，利用可再生的太陽能將CO2轉化為一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）等碳基燃料，可在解決環境問題的同時提出新的能源開發策略。

熱力學(xue)上，將CO2光(guang)(guang)催化還原為CO和CH4是(shi)(shi)一(yi)個吸熱反(fan)(fan)應，需要提供(gong)較多的(de)電子和質子，打破C=O化學(xue)鍵以(yi)及形(xing)成C-H化學(xue)鍵。同時(shi)，蘊(yun)含更高能量的(de)CH4是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)潛在太陽能燃料。然而，反(fan)(fan)應的(de)高活化能、太陽能的(de)低利(li)用率和光(guang)(guang)生電荷的(de)快速(su)復合，仍是(shi)(shi)造成催化劑催化性能較低和產物(wu)選擇性較差的(de)重要原因。

圖：相關論文摘要圖

中國科學(xue)院城市環(huan)境研(yan)究所賈宏鵬研(yan)究團(tuan)隊通(tong)過簡(jian)易的(de)(de)沉積(ji)/沉淀法，制備以(yi)硫化(hua)(hua)鎘（CdS）為(wei)載(zai)體的(de)(de)高(gao)(gao)分散(san)釕（Ru）單原(yuan)子催化(hua)(hua)劑。通(tong)過催化(hua)(hua)劑調控(kong)Ru負載(zai)量，使其在全(quan)光(guang)譜(pu)照射(she)下展(zhan)示出較高(gao)(gao)的(de)(de)甲烷產物選(xuan)擇(ze)性(xing)（97.6%）。Ru單原(yuan)子的(de)(de)引入(ru)并未(wei)改(gai)變CdS的(de)(de)本(ben)質結(jie)構，但提高(gao)(gao)了催化(hua)(hua)劑對CO2的(de)(de)吸附量，促進光(guang)生電(dian)荷(he)的(de)(de)分離效(xiao)率，有(you)利于CO2轉化(hua)(hua)為(wei)CH4。同時，該(gai)催化(hua)(hua)劑具有(you)較好的(de)(de)光(guang)熱(re)轉化(hua)(hua)性(xing)能(neng)，協同產生的(de)(de)光(guang)熱(re)效(xiao)應可(ke)有(you)效(xiao)提高(gao)(gao)催化(hua)(hua)性(xing)能(neng)，且未(wei)改(gai)變產物選(xuan)擇(ze)性(xing)。該(gai)研(yan)究為(wei)提高(gao)(gao)太陽(yang)光(guang)利用率以(yi)促進催化(hua)(hua)活性(xing)提供新策略。

相關研(yan)究(jiu)成果以Anchoring Single-Atom Ru on CdS with Enhanced CO2 Capture and Charge Accumulation for High Selectivity of Photothermocatalytic CO2 Reduction to Solar Fuels為題，發(fa)表在(zai)Solar RRL上。城市環境所博士生蔡(cai)松財(cai)為論文第一作者(zhe)(zhe)，研(yan)究(jiu)員賈宏鵬為論文通訊作者(zhe)(zhe)。