科學家們找到了一種有效利用來自太陽的可見光來分解二氧化碳的方法，為緩解全球變暖的新方法打開了大門。在過去的一個半世紀里，人類活動產生的二氧化碳（CO2）排放量急劇上升，被視為全球變暖和異常天氣模式的主要原因。因此，許多領域的研究重點是降低我們的二氧化碳排放及其在大氣中的水平。
一個有希望的策略是利用光催化劑–吸收光能並將其提供給反應、加速反應的化合物來進行化學分解，或被稱為”還原”二氧化碳。有了這種策略，在不使用其他人工能源的情況下，以太陽能為動力減少二氧化碳成為可能，為通往可持續發展的未來打開了大門。
由日本名古屋工業大學的川崎真司博士和石井洋介博士領導的科學家團隊，一直處於實現高效的太陽能輔助二氧化碳減排的努力的前沿。他們最近的突破發表在《自然》的《科學報告》上。
他們的研究始於需要解決碘酸銀（AgIO3）的有限適用性問題，這種光催化劑因對二氧化碳還原反應有用而吸引了大量的關注。問題是AgIO3需要比可見光所能提供的能量高得多的能量，才能作為一種有效的光催化劑發揮作用；而可見光是太陽輻射的大部分。
科學家們試圖通過將AgIO3與碘化銀（AgI）相結合來解決這一效率問題，後者可以有效地吸收和利用可見光。然而，AgIO3-AgI複合材料有複雜的合成過程，使其大規模製造不切實際。此外，它們的結構沒有為光激發電子（由光吸收激發的電子）從AgI到AgIO3的轉移提供有效途徑，而這是複合材料催化活性的關鍵。
“我們現在開發了一種新的光催化劑，它將單壁碳納米管（SWCNTs）與AgIO3和AgI結合在一起，形成一種三組分複合催化劑，”川崎博士說，”SWCNTs的作用是多模式的。它同時解決了合成和電子轉移途徑的問題”。這種三組分複合材料的合成過程很簡單，只涉及兩個步驟。1. 使用電化學氧化方法將碘分子封裝在SWCNT內；以及2. 通過將上一步驟的結果浸入硝酸銀（AgNO3）的水溶液中製備複合材料。
使用該複合材料的光譜觀察顯示，在合成過程中，封裝的碘分子從SWCNT中獲得電荷並轉化為特定的離子。然後這些離子與AgNO3反應，形成AgI和AgIO3微晶體，由於封裝的碘分子的初始位置，這些微晶體均勻地沉積在所有的SWCNT上。用模擬太陽光進行的實驗分析表明，SWCNTs也作為導電途徑，光激發的電子通過它從AgI移動到AgIO3，使二氧化碳有效地還原成一氧化碳（CO）。
SWCNTs的加入也使得複合分散體可以很容易地被噴塗在薄膜聚合物上，從而產生靈活的光催化電極，這種電極用途廣泛，可用於各種應用。
Ishii博士對他們的光催化劑的潛力充滿希望。他說：”它可以使太陽能減少工業二氧化碳排放和大氣中的二氧化碳成為一種易於規模化和可持續的基於可再生能源的解決方案，解決全球變暖和氣候變化問題，使人們的生活更安全和更健康。”
該團隊說，下一步是探索將他們的光催化劑用於太陽能制氫的可能性。