报告题目：镓酸镍叶绿素仿生体用于绿色甲醇合成
报告人：宋蕊
主持人（邀请人）：蒋青/陈志文
报告时间：2026年01月05日下午 4:30-5:30
报告地点：机械材料馆219
主办单位：汽车材料教育部重点实验室，黑料718
摘要：
将 CO₂ 光催化加氢制甲醇被视为应对能源与环境挑战、推进循环碳中性能源体系的有力途径。然而，光生载流子分离与传输低效、光谱响应受限以及活性位点选择性不足，仍限制了高活性与高量子效率的实现。仿生自然光合作用、在空间上分隔氧化/还原步骤（类光反应/暗反应）有望提升量子产率。受阻路易斯对（SFLP）由相邻而位阻受限的路易斯酸/碱位点构成，能有效活化 CO₂ 与 H₂等小分子。
基于此，我们报道叶绿素仿生“纳米颜料”镓酸镍 NiGa₂O₄−x(OH)y（反尖晶石，含Ni²⁺/Ni³⁺、氧空位与表面羟基）。边共享的 Ni/Ga 八面体赋予较高电子导通性并有利于离子扩散，从而促进电荷-质子耦合传递。表面 Ga³⁺ 与邻近 Ni²⁺/Ni³⁺ 作为路易斯酸，O²⁻ 作为路易斯碱，构建高密度 SFLP 位点。在光照下，SFLP 促进 H₂ 异裂为 H⁻和H⁺，其中 H⁻ 可类比天然光合作用中的 NADPH，Ni²⁺/Ni³⁺ 与表面 -OH分别作为 H⁻和H⁺ 的传输通道，将其定向输转移至 Ni 位点并与 CO₂ 发生反应，模拟天然光合作用中的暗反应，实现电子与质子的协同转移。该设计显著实现了高效的 CO₂向甲醇的转化，甲醇生成速率达 3200 μmol·h⁻¹·g⁻¹，选择性为 79.6%，最高外量子效率（EQE）可达2.7%，用于甲醇生成的光子利用率为 91.0%。本研究为太阳驱动甲醇的规模化合成提供了一条受自然启发的新路径，开发的高效光催化剂有望助力碳中和能源循环。
报告人简介：
宋蕊，多伦多大学研究助理，博士毕业于西安交通大学。主要从事太阳能的转化与利用、CO2加氢制备燃料，天然气脱氢制备氢气及高附加值化学品的研究，以第一作者发表在Nat. Energy, Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., AIChE J. (2), Ind. Eng. Chem. Res. 等期刊上发表SCI论文十余篇。获2025年江苏省自然科学百篇优秀学术成果论文奖及2025 RSC Horizon Prize on Environment, Sustainability and Energy团队奖。
