光催化还原二氧化碳为燃料:机遇和挑战

《京都议定书》规定了对6种温室气体进行减量控制，其中CO2对全球变暖影响的贡献值约为64%。中国经济快速发展，中国的能源消耗量也快速增长。能源消耗总量从1980年代的不到7亿t标准煤/a增长到2013年的34亿t标准煤/a，30年左右的时间里翻了两番多，其中90%左右为以煤为主的化石燃料。随之而来的是以CO2为代表的温室气体的大量排放。现今已有很多控制CO2的排放措施，包括从源头减少CO2排放的技术，以及对CO2排放后的后续减量处理技术（即CO2的捕集与封存技术）、增加碳汇技术和CO2转化利用等。另外，取之不尽、用之不竭的太阳能是目前较为理想的清洁能源。但阳光的能量密度低，并且难以进行能量储存及输送。利用太阳能，通过光催化还原CO2来制备甲烷、甲醇等燃料，为促进太阳能的使用、缓解温室效应提供了新的机遇与挑战，在减少温室气体排放的同时实现碳资源的循环与能源经济的发展。纳米技术领域的进展，也加速了新型光催化剂的开发。