近日，复旦大学环境科学与工程系张仁熙教授团队联合英国剑桥大学等合作单位，在光催化二氧化碳还原研究方面取得重要进展。相关成果以 Nanoconfined CsPbBr₃ in Boron-Doped Mesoporous TiO₂ Enables Built-In Electric Field Modulation for Fully Selective CO₂-to-CO Photoconversion 为题，发表于 Angewandte Chemie International Edition（DOI：doi.org/10.1002/anie.4967654）。该研究提出了纳米限域与内建电场协同调控的新策略，实现了气固体系中二氧化碳向一氧化碳的高效、高选择性太阳能转化。

面向碳中和目标，利用太阳能将二氧化碳转化为高附加值化学品，是推动碳资源循环利用的重要研究方向。其中，一氧化碳既是重要的基础化工原料，也是后续合成液体燃料和高值化学品的关键中间体。然而，传统光催化二氧化碳还原过程通常伴随甲烷、氢气等副产物生成，普遍存在产物选择性不足、电子传输与反应路径难以兼顾等问题。围绕这一关键瓶颈，团队聚焦于如何在提升催化活性的同时实现单一目标产物的精准定向生成。

该工作构建了一种新型 CsPbBr3@BMT 复合光催化体系，将钙钛矿量子点 CsPbBr3 原位限域生长在硼掺杂有序介孔二氧化钛中。研究发现，介孔 TiO2 骨架不仅为量子点提供了稳定的纳米限域空间，能够抑制量子点团聚并提高其在水汽条件下的结构稳定性，还可借助硼掺杂调控材料费米能级，增强量子点与载体之间的界面内建电场。由此，光生载流子能够沿更有利的 S-scheme 路径实现高效分离与定向迁移，同时有效抑制析氢等竞争反应。

性能测试结果表明，在模拟太阳光照条件下，该催化剂在气固反应体系中实现了 226 μmol·g-1·h-1 的 CO 生成速率，CO 选择性达到 99.9%，显著优于对照样品及已报道的同类 CsPbBr3 基光催化体系。进一步研究表明，限域结构有效削弱了 CO 在催化表面的强吸附，使其更易脱附，从而避免继续深度还原为甲烷；同时，BMT 纳米笼结构对钙钛矿量子点形成了有效保护，使催化剂在循环测试中保持了良好的稳定性。

机理研究进一步揭示，纳米限域不仅改善了结构稳定性和传质过程，还在电子结构层面强化了界面耦合。原位 XPS、KPFM、飞秒瞬态吸收光谱及理论计算结果共同表明，硼掺杂与孔道限域具有显著协同作用，一方面增强了界面电荷重排与内建电场，促进电子—空穴高效分离；另一方面降低了关键中间体 *COOH 的形成能垒，并提高了 CO 吸附自由能，从而推动反应沿 CO2 到 CO 的路径定向进行。该研究从结构设计、电子调控和反应路径选择三个层面阐明了纳米限域调控光催化产物选择性的内在机制。

该成果为钙钛矿基光催化材料在气固二氧化碳转化中的应用提供了新的设计思路，也为构建高选择性太阳燃料转化体系和发展面向碳中和的光催化技术提供了重要理论基础。研究表明，纳米限域策略有望成为调控光催化二氧化碳还原反应选择性与产率的有效方法。论文第一作者为复旦大学环境科学与工程系博士研究生谭钰杰，通讯作者为复旦大学张仁熙教授和剑桥大学 Andrew E. H. Wheatley 教授。复旦大学为第一完成单位，该研究获得了国家留学基金委和国家自然科学基金重点项目（52530004）等支持。

论文第一作者为复旦大学环境科学与工程系博士研究生谭钰杰，通讯作者为复旦大学张仁熙教授和剑桥大学 Andrew E. H. Wheatley 教授。复旦大学为第一完成单位，该研究获得了国家留学基金委和国家自然科学基金重点项目（52530004）等支持。