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本报讯 保护环境是实现人类社会可持续发展的基本前提，消除气态氧化物分子污染物，如COx (CO2，CO)，SOx (SO2，SO3)，NOx (NO，NO2) 等，对构建和谐生态环境具有重要意义。传统的氧化物分子转化技术，需要使用还原剂和昂贵的贵金属催化剂，因而成本和能耗较高。光催化利用太阳光激发半导体材料产生光生电子-空穴对驱动氧化还原反应，被认为是一种潜在的低成本、低能耗催化反应技术。然而，由于氧化物分子通常是热力学稳定的，这导致直接分解这一类分子为单质十分困难。如何抑制中间产物逆反应过程是实现氧化物分子分解的关键所在。
晶体缺陷在光生电荷分离、传输与分子活化等方面均具有重要的影响，课题组相继在缺陷态表界面能量调控方面取得了系列进展，利用氧空位活化促进CO2 还原，揭示了表面缺陷态对界面电荷传输行为的影响机制，探索了缺陷态对电化学反应表、界面热力学与动力学过程的影响规律。
在上述工作的基础上，近期，课题组提出了利用光致缺陷辅助直接分解氧化物分子产生氧气的反应途径，其机理为：利用光腐蚀反应，通过光生空穴腐蚀氧化物半导体材料中的O原子产生氧缺陷活化、捕获目标气体分子中的O，因氧化物分子中的氧原子被催化剂晶格氧空位捕获而有效抑制了逆反应过程，并因光生空穴的持续性氧化而释放O2，光生电子还原COx，SOx，NOx分子中的C、S和N物种，实现分解这些分子为相应的C、S和N2。
这一反应途径所需能量消耗较低，并且可以实现持续性光照分解气态分子产O2，是一种理想的密闭空间内移除气态氧化物分子供氧技术，在太空探索、海洋探索、民防工程以及大型公共密闭空间内的生态系统构建方面具有潜在的应用前景。该工作成果发表在美国化学会催化期刊《ACS Catalysis》杂志。
（现代工程与应用科学学院 科技处）
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