近日，化学与材料科学学院李培强教授领衔的碳一化学实验室两项研究成果发表，标志着团队在二氧化碳高效转化与利用领域实现从人工催化到农业光合固碳的全链条创新突破，充分展现了扎实的科研积累与交叉协同创新能力。
一、人工催化新突破：肖特基结驱动CO2光电还原制甲醇
课题组聚焦二氧化碳人工催化转化这一全球能源与环境核心课题，由杨中学副教授作为第一作者，在纳米材料领域顶级期刊《Nano Materials Science》发表题为 “Synergistic Adsorption-catalysis Regulation Effect for Carbon Dioxide over Hierarchically-Structured Cu/ZrO2NTs” 的研究论文。
该研究首创脉冲沉积法将铜纳米颗粒（Cu NPs）精准填充入二氧化锆纳米管（ZrO2NTs），在界面构筑肖特基异质结，成功开发出高效光电催化（PEC）CO2还原制甲醇催化剂。实验与理论计算证实：肖特基结显著降低CO2吸附能垒与反应决速步能垒，实现吸附-催化协同调控，ZrO2作为主吸附位点富集CO2，Cu作为主催化位点高效转化，中间产物经原位红外与DFT计算精准验证。此项工作不仅开辟了CO2高效光电催化剂的设计新范式，更为碳一催化还原提供了关键理论支撑，是人工光合体系的重要基础突破。
二、农业应用新跨越：仿生光电催化赋能小麦光合固碳提质
基于上述光电催化、界面电荷调控、CO2富集活化的研究基础，团队实现重大应用场景拓展-将仿生光电催化原理从人工催化体系原创性迁移至作物光合固碳系统，由硕士研究生申翔为第一作者，在权威期刊《Journal of Colloid and Interface Science》发表题为 “Dual-Interface Assembled Silanized Amide Nanoclusters: Driving Light-Carbon Synergy to Enhance Photosynthesis in Wheat” 的创新成果。
该研究直面小麦等C3作物碳浓缩机制缺失、光呼吸损耗大、光合效率受限的天然瓶颈，以仿生界面组装为核心，创制双功能硅烷化酰胺纳米簇（SiANs）。材料兼具两大核心功能：一是光调控，将有害紫外光转化为可利用蓝光，加速光系统 II电子传递；二是界面碳富集，依托表面氨基在Rubisco酶周围构建高浓度CO2微环境，大幅提升羧化效率。
这一突破首次将仿生光电催化技术应用于大田作物光合改良，实现“光-碳协同增效”：处理后小麦光合电子传递速率提升37.50%，Rubisco酶活性提升92.81%，净光合速率提升61.58%，可溶性糖积累提升91.20%，为破解 C3 作物光合瓶颈、提升粮食产量与碳汇能力提供了全新纳米生物调控方案。
编 辑：万 千
审 核：贾 波
