近日，国际知名期刊Chemical Engineering Journal（《化学工程期刊》）在线发表了物理化学教研室宋昕杰博士团队在光热催化领域的最新研究成果。论文题为“Visible-light-enhanced photothermal catalysis over Cu/N-TiO2 with oxygen vacancies for efficient NO + CO abatement”（可见光增强含氧空位Cu/N-TiO2光热催化高效去除NO与CO）。宋昕杰博士为论文第一作者和通讯作者，江西省科学院程刚副研究员和福州大学戴文新研究员为论文共同通讯作者，湖北师范大学为论文第一单位。Chemical Engineering Journal是中科院一区TOP期刊，最新影响因子为12.5。
NO和CO是交通运输及工业生产过程中重要的有害气体，其高效协同脱除对改善大气环境质量具有重要意义。研究团队以廉价的TiO2为载体，通过氮掺杂调控材料电子结构并构筑丰富的氧空位，同时引入Cu纳米颗粒，制备了Cu/N-TiO2复合催化剂。研究发现，氮掺杂不仅改善了TiO2的可见光响应，而且有利于氧空位的形成；Cu纳米颗粒的引入则进一步增强了材料的可见光吸收和界面电荷传输能力。5%Cu/N-TiO2在150°C及可见光照射下，实现了NO和CO的近乎完全转化，并保持了高N2选择性。原位红外光谱和XPS分析表明，可见光照射增加了Cu物种表面的电子积累，从而增强了CO的吸附与活化并形成Cu-C≡O中间体，而氧空位则有利于NO的解离。生成的NCO*物种是后续生成N2和CO2的关键中间体。DFT计算进一步证实，NO优先吸附在氧空位上，而CO倾向于吸附在Cu纳米颗粒上。LSPR诱导的热电子与光热耦合效应的协同作用，共同提升了催化效率与稳定性。目前的排放控制技术中，利用CO还原NO主要依赖于高温热催化；其核心瓶颈在于如何在温和、节能的条件下实现高效且持久的NO与CO消除。这种可见光增强的光热催化体系，为设计用于NO消除的低成本、高效非贵金属催化剂提供了一种有效策略。
可见光照射下Cu/N-TiO2上NO+CO反应的机理图
该工作得到了国家自然科学基金（No. 22272025, 22202091）和湖北省自然科学基金（No. 2025AFB292）等项目的资助。
论文信息：
Visible-light-enhanced photothermal catalysis over Cu/N-TiO2 with oxygen vacancies for efficient NO + CO abatement
Xinjie Song*, Yunxia Li, Rongying Wei, Zhixin Xia, Yipeng Wang, Di Hu, Junnan Tao, Gang Cheng*, Wenxin Dai*
Chemical Engineering Journal, 2026, 547, 180792.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.180792
