习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。利用清洁能源H₂和CO₂转换能源是实现双碳目标的重要途径。

近期，上海应用技术大学材料科学与工程学院房永征教授课题组在电催化水分解和光催化二氧化碳还原方面取得重要研究进展。张娜副教授为第一作者、房永征教授为通讯作者在国际工程技术类TOP期刊《Chemical Engineering Journal》(426（2021）131192， SCI一区，影响因子：13.273)上发表题为“Optional construction of Cu₂O@Fe₂O₃@CC architecture as a robust multifunctional photoelectronic catalyst for overall water splitting and CO₂ reduction”的研究论文。该研究得到国家自然科学基金资助。

图1 α-Fe₂O₃@CC (a-b)和Cu₂O@Fe₂O₃@CC-500 (c-f)的SEM图

Fe2O3纳米棒阵列的优异电催化性能与Cu2O的优异CO2光还原催化剂的结合使复合材料具有多功能光电催化活性。该成果采用简便、可扩展的溶剂热和电沉积方法合成了柔性自支撑Cu₂O@Fe₂O₃@CC电极，其中Cu2O纳米颗粒均匀嵌入Fe2O3纳米棒阵列表面形成异质结。同时，在表征和理论计算的基础上，提出了增强OER动力学和CO2光还原的合理机制。该研究为多功能光电催化剂在清洁能源领域的广泛应用提供了有效策略。

图2 全解水及光催化还原CO2反应 

图3 (a-b)α-Fe₂O₃和Cu₂O@Fe₂O₃-500的构造; α-Fe₂O₃ (c-d)的PDOS，Cu₂O@Fe₂O₃异质结;(e)表面上OER路径的标准自由能图；(f)Cu₂O@ Fe₂O₃@CC-500上提出的光催化CO₂还原机理的示意图

文/图：材料学院 张娜