8月27日消息，据Phys.org报道，大阪大学研究人员开发出一种利用机械振动将二氧化碳（CO2）转化为CO的催化剂——由钛酸钡（BaTiO3）包覆金属有机框架（MOF）材料并嵌入孤立铜（Cu）原子构成，相关成果发表于ACS Catalysis。

压电催化利用压电材料将振动等机械能转化为电荷，在室温下驱动化学反应。但其瓶颈在于：CO2在水中溶解度低，能到达催化剂表面的量有限；常规压电催化剂反应位点少、压电电荷利用效率不足。该团队以BaTiO3纳米立方体为核，包覆对CO2具有高吸附能力的疏水MOF材料ZIF-8，并在包覆层中引入孤立Cu原子作为反应位点，构建出核壳催化剂Cu-ZIF-8/BT。

实验数据显示，在室温水中、超声振动且不添加牺牲试剂的条件下，Cu-ZIF-8/BT的CO产率达114 μmol·g⁻¹·h⁻¹，而裸BaTiO3仅为24 μmol·g⁻¹·h⁻¹，提升约4.8倍。对照实验揭示了核壳密切接触的关键作用：仅包覆ZIF-8不含铜时产率为56 μmol·g⁻¹·h⁻¹；而简单物理混合Cu-ZIF-8与BaTiO3反而只有16 μmol·g⁻¹·h⁻¹。CO是唯一检测到的含碳还原产物，催化剂在连续五次反应循环后活性保持稳定。

该设计的意义在于双重机制的耦合：ZIF-8外壳将CO2捕获并富集到Cu反应位点附近，同时促进压电产生的电子向活性位点转移。CO是重要化工原料，可进一步合成费托产品等。这一局域浓度与电荷调控策略为压电催化CO2还原提供了新思路，也展示了MOF复合材料在常温常压碳转化中的潜力。 （来源：Phys.org）