光催化CO₂还原为CH₄需要光敏剂和牺牲剂通过金属基光催化剂提供足够的电子和质子，而从副产物O₂中分离CH₄的应用较差。

在这里，中山大学欧阳刚锋教授，Qing Tong，Yu-Xin Ye成功地合成了一种新型电子受体4，5，9，10-吡喃三酮(PT)的无金属光催化剂，这是第一次实现了无金属光催化CO₂制CH₄和易分离的H₂O₂。

文章要点

1）在非牺牲环境条件下(室温，仅水)，甲烷生成量为10.6 mol.g^-1·h^-1，比已报道的无金属光催化剂高出两个数量级。

2）综合的原位表征和计算揭示了一种多步反应机理，在该反应中，激发的PT中的长寿命氧中心自由基为CO₂的活化提供了一个中心，从而得到了稳定的环状碳酸酯中间体，生成能较低。

3）这一关键中间体对随后还原为CH₄产物的热力学至关重要，电子选择性高达90%。

这项工作为在非牺牲和无金属条件下将二氧化碳光催化还原为易分离的甲烷的经济可行性提供了新的见解。

参考文献

Weixin Zou, et al, Metal-Free Photocatalytic CO2 Reduction to CH4 and H2O2 under Non-sacrificial Ambient Conditions，Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202313392

DOI：10.1002/anie.202313392

https://doi.org/10.1002/anie.202313392