乙醛（CH3CHO）在工业中具有重要地位，是多种有机转化过程中的关键中间体。通过二氧化碳（CO2）的光催化转化生产乙醛是一种可持续的途径，比传统的氧化工艺更具优势。然而，目前的光催化系统常常面临诸多挑战，包括产物选择性有限以及对牺牲试剂的依赖。

2025年2月25日，安徽师范大学熊宇杰教授、孔婷婷副教授、天津工业大学刘敬祥教授在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition发表了名为《Visible Light-Driven Acetaldehyde Production from CO2 and H2O via Synergistic Vacancies and Atomically Dispersed Cu Sites》的研究论文。

在本文中，作者提出了一种Cd0.6Zn0.4S（CZS）光催化剂，通过硫空位和原子分散的铜共修饰（Cu/CZS-Vs），用于高效转化CO2为乙醛。

电荷密度分析表明，硫空位能够诱导电荷在相邻金属原子周围积累，形成牢固锚定CO2和H+的活性位点，从而促进CO2的转化，并抑制竞争性的析氢反应（HER）。原子分散的Cu位点促进了关键中间体（即*CHO和*CO）向关键的C2中间体*OCCHO的转变，后者随后可以转化为乙醛。

在没有牺牲剂的情况下，该催化剂通过光催化CO2转化实现了121.5 μmol g-1 h-1的乙醛产率和80%的选择性，以及在400 nm波长处约0.53%的量子效率，突显了其用于实际CO2转化应用的潜力。

图1：Cu/CZS-Vs的TEM、HRTEM、HAADF-STEM和元素分布图

图2：不同样品在无牺牲剂条件下光催化CO2转化的性能对比

图3：瞬态光电流、时间分辨光致发光（TRPL）和原位电子顺磁共振（EPR）研究不同样品的光生电荷分离效率

Visible Light-Driven Acetaldehyde Production from CO2 and H2O via Synergistic Vacancies and Atomically Dispersed Cu Sites，Angewandte Chemie International Edition，2025.