近日，吉林大学材料科学与工程学院崔小强教授团队与化学学院张雷教授团队合作，在光催化CO₂还原领域取得重要突破。研究团队通过精准构筑一种新型“nano-on-micro”（纳米-微米）异质结构，成功解决了光生电荷载流子动力学效率低与活性位点可及性差的关键难题，显著提升了CO₂至CO的光催化转化性能。相关研究成果以"Nano-on-Micro BiOCl_0.6Br_0.4/Zn₃In₂S₆ Heterostructure with Prolonged Charge Separation and Exposed Bi Active Sites for Efficient CO₂ Photoreduction"为题，于2026年1月16日发表于纳米材料领域的顶级期刊《Nano Letters》。

利用太阳能将CO₂转化为高附加值化学燃料是实现可持续发展的理想途径，但光生电荷载流子复合快、表界面活性位点不足一直是制约其效率的核心难题。针对这一挑战，崔小强、张雷教授团队设计了一种独特的“nano-on-micro”异质结构（NOM-BZ），通过原位种子生长法，将纳米级卤氧化铋（BiOCl_0.6Br_0.4）精确锚定在微米级硫铟锌（Zn₃In₂S₆）的空腔中，构筑了紧密连接的异质界面。

该NOM-BZ异质结构展现出多重协同优势。首先，飞秒瞬态吸收光谱（fs-TA）研究表明，该结构显著延长了光生电荷的平均寿命至3102皮秒，是原始材料的5倍，有效抑制了电荷复合并促进了高效分离。其次，原位X射线光电子能谱（XPS）和电子顺磁共振（EPR）证实，界面处动态演生出丰富的富电子Bi活性位点（Bi^(3-x)+物种），为CO₂还原提供了高活性中心。

得益于延长的电荷寿命和暴露的活性位点，NOM-BZ在光催化CO₂还原反应中实现了45.9 μmol·g⁻¹·h⁻¹的CO产率，选择性高达96.3%，并在超过30小时的稳定性测试中性能无明显衰减。理论计算和原位红外光谱（DRIFTS）进一步揭示，该结构显著增强了CO₂的吸附与活化能力，并降低了生成关键*COOH中间体的能垒，从而加速了整个催化反应进程。

吉林大学材料科学与工程学院Malik Zeeshan Shahid、张鑫磊（大连化物所）、苏琪雯为论文的共同第一作者，吉林大学张雷教授和崔小强教授为论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划以及吉林省科技发展计划项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c05569