利用光催化技術在太陽能驅動下将CO₂還原為清潔碳氫燃料是緩解環境和能源問題的有效途徑。甲烷因其高熱值而成為理想的C1産物。然而光驅動CO₂轉化為甲烷的反應效率不高、選擇性低，常常需要加入額外的光敏劑和犧牲劑以提供足夠的電子和質子，同時需要引入金屬位點增強對中間物*CO的吸附以進一步還原生成甲烷。此外，在反應過程中，氧化端不可避免會産生O₂副産物，這不利于氣态還原産物的分離。因此，實現在無需犧牲劑和金屬的環境條件下，高選擇性地将CO₂和H₂O光催化轉化成易分離的甲烷燃料具有重要的意義。

bet356在线官方网站的董林教授團隊與中山大學的歐陽鋼鋒教授團隊合作，成功地開發出一種新穎的電子給-受體聚合物光催化劑，首次實現在無需額外光敏劑、犧牲劑和金屬且室溫的條件下，将CO₂和H₂O轉化成CH₄和H₂O₂。CH4的産率為10.6 μmol·g^-1·h^-1，電子選擇性高達90%，且無氣相氧化産物，使得CH₄易于分離。

該工作開發了一種新型的長壽命有機自由基作為CO₂還原成CH₄的高選擇活性位點。該聚合物中的電子受體芘- 4,5,9,10 -四酮（PT）在光激發下轉化成長壽命的氧中心有機自由基。該自由基與CO₂反應形成穩定的碳酸酯五元環，并進一步質子化還原生成CH₄，從熱力學上顯著提高了CH₄的生成。相反地，當以蒽醌（AQ）作為電子給體時，光激發後生成的有機自由基與CO₂反應形成不穩定的四元環，促使CO的生成，無法生成CH₄。

此外，由于PT的強拉電子作用，TPE-PT的激子幾乎完全解離，且光生電子可在161.0 ps内被CO₂快速提取，這有利于空穴的形成并避免其與電子快速複合。同時，TPE-PT有強的氧化能力，可将水氧化成H₂O₂或O₂，并可進一步地将O₂還原成H₂O₂，因此在體系中無需加入空穴犧牲劑，且沒有難以分離的氣相産物O₂。該工作為CO₂的高選擇性光催化還原制備易分離的CH₄提供了一種新策略。

本研究以"Metal-Free Photocatalytic CO₂ Reduction to CH₄ and H₂O₂ under Non-sacrificial Ambient Conditions"為題，在Angewandte Chemie International Edition上發表（原文鍊接：https://doi.org/10.1002/anie.202313392）。 bet356在线官方网站 鄒偉欣副教授 為論文第一作者 ，董林教授為共同作者 。本研究得到了 bet356在线官方网站現代分析中心、 江蘇省機動車尾氣污染控制重點實驗室和國家污染控制與資源化研究重點實驗室的支持。