近日，我校分析测试中心教授、化学与化工学院硕士生导师辛志峰团队在二氧化碳还原光催化方向取得新进展，相关成果发表在国际顶级化学期刊《Angewandte Chemie International Edition》上，并入选VIP（Very Important Paper）论文。我校为论文第一完成单位，石景文博士和硕士研究生刘鹏、郑珊珊为论文共同第一作者，辛志峰为第一通讯作者、陈宜法和兰亚乾为共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

目前，光催化CO₂还原的主要产物多为C₁化合物（如一氧化碳、甲烷、甲酸等），而制备更高附加值的C₂₊产物（如乙醇）仍面临巨大挑战。其核心难点在于：C₁中间体难以被有效捕获和利用、C–C键偶联动力学缓慢，以及多电子还原过程中电荷分离效率不足。针对上述瓶颈，该工作聚焦于人工光合作用这一前沿方向，旨在模拟植物叶绿体利用太阳能将CO₂和水转化为高附加值燃料的过程。研究团队受自然光合作用的启发，创新性地将具有独特超分子笼结构的Zn-TIPP与CdS纳米线相耦合，构建了Z型异质结，模拟了叶绿体中基质与基粒的协同功能，从而借助超分子笼的空间限域效应与多活性位点协同催化，巧妙克服了C₁中间体的空间限制与利用难题，显著提升了C–C偶联效率与整体光催化性能。

（人工光合作用异质结催化剂的设计思路）

实验结果表明，Zn-TIPP/CdS异质结光催化剂在纯水体系中、无任何牺牲剂条件下，实现了138.9 μmol g^-1h^-1的乙醇产率和高达93%的选择性，远超目前已报道的大多数光催化剂。通过同位素标记实验、原位红外光谱和理论计算等多种手段，研究团队证实了乙醇产物来源于CO₂还原与水氧化的耦合反应，并揭示了CO₂逐步转化为乙醇的完整反应路径：CO₂→ *COOH → *CO → *CHO → *CH₂OH → 乙醇。此外，催化剂表现出优异的稳定性，五次循环测试后活性无明显下降。

（催化剂结构表征）

（催化光电性能表征）

（催化活性及稳定性评价和产物表征）

（反应机理研究）

该研究不仅为人工光合作用制备高附加值燃料提供了全新设计思路，也展示了超分子笼结构在光催化领域的巨大潜力。未来，这类仿生光催化剂有望应用于高CO₂浓度环境的能源转化，为深空探索中的燃料供给问题提供绿色解决方案。同时，该工作也为设计更多基于超分子笼的高效光催化体系奠定了理论基础，对推动碳中和目标下的清洁能源发展具有重要意义。（撰稿：辛志峰；审核：韩新亚 黄宇弦）

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.6078601