太阳能驱动CO₂转化为增值化学品是缓解全球能源短缺和环境危机的可持续解决方案之一。然而，要实现可靠和低成本的CO₂转化仍然具有一定的挑战性。

近日，武汉理工大学余家国教授，张留洋报道了开发了一种简便的一锅配位聚合物（CP）策略，成功制备了一种Mn，C共掺杂的ZnO核-三壳空心球（Mn,C-ZnO CTSHSs）。

文章要点

1）Mn,C-ZnO CTSHSs的合成过程包括两个步骤：i）在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）存在下，通过水杨酸酯配体与相应的金属离子相互作用生成Zn，Mn CP；ii）空气煅烧所得的Zn，Mn CP。得到的Mn,C-ZnO CTSHSs光催化剂具有迷人的核壳结构和可调节的组成，具有足够的CO₂还原活性，即比商用ZnO高两倍。

2）研究发现，Mn,C-ZnO CTSHSs光催化活性的增强归因于其改善的光吸收，有利于质量和电荷在薄壳层之间的转移，并有助于CO₂的吸附和活化。有趣的是，体系中形成的Mn物种作为ZnO晶格中Zn离子的取代基，在CO₂PR过程中起着不可或缺的作用。它们作为CO₂吸附的活性中心，通过抑制析氢而有利于CO₂还原。

3）原位X射线光电子能谱结果表明，经过CO₂PR处理后的Mn物种可以在没有外部处理或辅助还原剂的情况下恢复其原始的氧化态。而Mn⁽ⁿ⁺¹⁾⁺物种可以从体系中提取一个光生电子来再生原始的Mnⁿ⁺部分。Mn⁽ⁿ⁺¹⁾⁺/Mnⁿ⁺之间的转换可以通过Mn的多种氧化态和光生电子来识别。这些结果表明，电离Mn可以作为一种耐用、高效的电离助催化剂助力CO₂PR的实用化。

参考文献

Sayed, M., Xu, F., Kuang, P. et al. Sustained CO₂-photoreduction activity and high selectivity over Mn, C-codoped ZnO core-triple shell hollow spheres. Nat Commun 12, 4936 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25007-6

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25007-6