近日，团队在Materials Science and Engineering: R: Reports发表了题为“Cutting-edge strategies for efficient low-concentration CO₂ photoreduction”的综述论文(Mater. Sci. Eng. R, 2026, 167: 101136)。 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mser.2025.101136

光催化CO₂还原（Photocatalytic CO₂ Reduction）能够将CO₂还原为高附加值化学品或燃料（如CO、CH₄、HCOOH、CH₃OH等），兼具碳减排与太阳能转化功能，被认为是实现双碳战略目标的潜在关键路径之一。然而，在接近大气浓度（约400 ppm）等低浓度条件下实现高效光催化CO₂还原，仍面临反应动力学迟缓、CO₂吸附与活化受限、以及多电子转移路径复杂等问题。

近年来，针对低浓度CO₂光还原（Low-Concentration CO₂ Photoreduction, LC- CO₂PR）的研究取得了显著进展。研究者通过材料设计与体系优化的双重策略，显著提升了低浓度CO₂的吸附能力、光生载流子分离效率、及产物选择性。在材料设计方面，高比表面积框架结构（如MOFs、COFs）、缺陷调控的二维纳米片以及共轭多孔聚合物等新型光催化体系，展现出了优异的CO₂捕集与传质性能；同时，通过贵金属修饰、异质结构筑及带隙调控等手段，有效提升了光吸收与载流子分离效率。此外，光催化与直接空气捕集（DAC）技术的耦合，以及耐O₂、SOx等杂质的稳健催化剂设计，为实现CO₂转化及其高值利用提供了新方向。

然而，当前所实现的大气条件下低浓度CO₂还原，仍以CO为主要产物，C₂₊ 产物的高选择性制备仍具挑战性，且能耗较高。针对这些问题，论文总结了多尺度层级结构的理性设计、多功能催化中心的协同构筑以及原位表征与机理研究有机结合的未来发展方向，展望了人工智能与高通量筛选技术的引入，有望加速新型高效光催化剂的研发，为可持续CO₂转化技术的规模化应用奠定基础。本论文系统阐述了低浓度CO₂光还原领域的最新进展及其关键科学问题，重点探讨了光催化剂设计策略、反应体系构筑及其面向复杂环境中应用的潜力，为实现真实环境条件下的CO₂高效光转化提供一定的理论指导与研究思路。