吴进，刘京，夏雾，任颖异，王锋

材料化学与服役失效湖北省重点实验室，能量转化与存储材料化学教育部重点实验室(华中科技大学)，华中科技大学化学与化工学院，武汉 430074

1 引言

二氧化碳(CO2)的资源化利用是当今催化研究领域的热点问题，其中通过可见光催化的方式将CO2还原为含碳燃料或高附加值化学品被认为是颇具优势的资源化利用技术1-4。事实上自然界中的绿色植物通过光合作用系统即能实现二氧化碳的光化学固定及还原，当前开展的光催化二氧化碳还原研究正是基于对自然界光合作用工作原理的模拟——通过构筑人工光合作用体系将二氧化碳转化为高附加值化学品5-9。

通常情况下可见光催化二氧化碳还原体系由光敏剂(photosensitizer, PS)、催化剂(catalyst)和电子牺牲体(sacrificial electron donor, SED)构成，其基本工作原理如图1所示。首先，光敏剂(PS)吸收可见光产生激发态电子；接下来激发态电子向金属中心转移，从而产生一个还原态的活性金属催化中心；该活性中心结合二氧化碳分子后完成后续的催化还原过程并释放出还原产物；失去电子的光敏剂从电子牺牲体(SED)处得到电子得以复原10。二氧化碳的还原产物根据还原过程中参与电子数的多少而不同(图2)，最常见的是两电子还原产物一氧化碳(CO)，但是多电子还原产物如甲醇、甲烷(CH4)甚至多碳产物如乙烯也在某些光催化体系中生成11,12。光催化二氧化碳还原过程中所需的电子不一定全部来源于光敏剂中的激发态电子。……