- 文献综述
银锰复合氧化物光催化二氧化碳制备甲烷
1.选题的科学意义和应用前景
随着全球工业的快速发展，燃烧石化资源引起的CO2排放量逐年增加，引发了严重的环境和生态问题。为此，近年来，各国科学研究者纷纷提出各种技术思想路线，以求将全球最大的碳源CO2变害为利。在众多解决方案中，受自然界光合作用的启发，通过人工光合作用构建可持续的碳循环过程[1]，即以水为还原剂利用光催化的方法将CO2还原为有价值的化学原料（CO、CH4等），近年来得到了研究人员的广泛关注。采用光催化转化技术，利用太阳能实现CO2催化转化被认为是最为绿色的技术。
光催化CO2还原研究的核心是光催化材料，它是决定光催化还原CO2过程得以实际应用的重要因素之一，因此，探索和开发各种潜在的高效光催化材料是当今重要的研究方向。近年来，科研工作者们已开发研制出了多种新型的光催化材料， 这些材料在光催化性能方面逐渐提高， 对光催化还原CO2研究的发展做出了重要贡献， 使人们看到了光催化技术走向应用的曙光。
2. 背景科研项目情况简介
CO2 - CH4的光催化转化为碳中性燃料，是补救当前能源和环境危机的一种有效方法；但是，它受到了大量副产物CO和H2的影响。解决这一重大挑战的关键是对CO2吸附和活化的催化位点的设计。
在过去几十年里，大气中CO2浓度的显著增加被普遍认为是全球环境问题。因此，为了减少CO2，科研工作者们已经进行了大量的研究。其中人工光合作用即光催化二氧化碳和水转化为甲烷(CO2 8H 8e minus; → CH4 2H2O)具有还原剂廉价、能耗低、设备简便等特点，被广泛研究。尽管前景良好，但这一方法在反应活性和选择性方面面仍临巨大挑战。反应活性和选择性尚未得到显著提高主要是由于两方面的原因:(1) CO2分子在化学转化中具有较强的惰性，限制了其催化活性；(2) 副反应多，如CO2还原到CO的反应以及H2生成H2O的反应，降低了反应的选择性。与许多其他催化体系一样，CO2对CH4的转化效率依赖于催化剂表面上的催化位点，可以为CO2转换提供活性位点除了活性和选择性问题外。
2.1.CO2的来源及危害
CO2平均约占大气体积的397 ppm。大气中的CO2含量随季节变化，这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时，植物由于光合作用消耗CO2，其含量随之减少；反之，当秋冬季来临时，植物不但不进行光合作用，反而制造CO2，其含量随之上升。CO2常压下为无色、无味、不支持燃烧、不可燃的气体，CO2不供给呼吸。是一种温室气体因为它发送可见光，但在强烈吸收红外线。CO2的浓度于2009年增长了约二百万分之一。近几十年来，由于人口急剧增加，工业迅猛发展，呼吸产生的CO2及煤炭、石油、天然气燃烧产生的CO2，远远超过了过去的水平。而另一方面，由于对森林乱砍乱伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将CO2转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大降低，减少了吸收溶解CO2的条件，破坏了CO2生成与转化的动态平衡，就使大气中的CO2含量逐年增加。空气中CO2含量的增长，使地球气温发生了改变。
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