近日，海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室、化学化工学院刘立成教授团队在光催化CO2还原研究领域取得重要进展，相关研究成果“Reconfigurable Charge Transfer between Type-II and Z-Scheme in WO3/Cu2O for All-day Photoreduction of CO2”发表在国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。
图1 光暗切换下WO3/Cu2O异质结电荷转移路径
在全球能源转型和“双碳”目标背景下，利用太阳能驱动CO2资源化转化是实现碳循环利用的重要技术方向。然而，传统光催化体系高度依赖持续光照，夜间或弱光条件下催化反应通常难以维持，这限制了光催化CO2还原技术的发展。因此，设计一种能够在黑暗下持续驱动CO2还原反应的催化剂，对于突破光催化体系对连续光照的依赖具有重要意义。
近日，科研团队针对上述挑战，构建了一种具有动态电荷调控能力的WO3/Cu2O异质结构催化体系，研究发现，该结构能够在光暗交替过程中实现可逆电荷转移调控。在光照阶段，该体系表现出Type-II型电荷传输特征，促进电子从Cu2O向WO3迁移，将部分W6+还原为W5+；电荷不断储存直至动态平衡，形成WO3-x/Cu2O。黑暗阶段，储存在WO3-x中电子逐渐释放，在异质界面处与Cu2O价带的空穴复合。载流子传输路径转变为Z-Scheme。该动态电荷转移过程实现了“光充电-暗放电-全天候催化转化”的耦合，为构建非连续光照条件下工作的光催化体系提供了新的设计理念。该研究揭示了异质结构中动态电荷重构对于太阳能催化过程调控的重要作用，提出了一种基于电子储存与释放机制的新型光催化策略，为发展高效、稳定、暗态持续的太阳能驱动CO2转化技术提供了新的理论依据和材料设计方向。
图2 WO3/Cu2O全天候光催化CO2还原性能、电荷存储特性与动态电荷转移机制
中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室、化学化工学院为该研究成果的第一完成单位，文章第一作者为我校2026级海洋化学工程与技术专业博士生王珍妮，刘立成教授、王虹智副教授为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目经费的大力支持。
文章链接：http://doi.org/10.1002/anie.5768814
