图 1 改性催化剂的 TEM 和 SEM-EDS 图
CO2矿化技术因其兼具碳封存与性能提升的双重优势，在水泥基材料领域受到广泛关注。已有研究表明，CaCO3可通过提高电荷传输效率来增强TiO2的光催化性能。因此，通过CO2矿化技术将地球中丰富的CaCO3引入到光催化体系有望为水泥基光催化材料提供一种有前景的改性途径。传统的TiO2/CaCO3复合光催化剂多采用物理混合或高温煅烧法制备，存在界面结合弱、CaCO3分布不均等问题。而自然界中，海胆、贝壳等生物通过Mg离子精准调控CaCO3的成核与生长，形成了具有优异力学性能和精细结构的生物矿化材料。这一自然现象为设计高性能水泥基光催化材料提供了重要灵感。
图 2 光催化性能评估
受自然生物矿化过程启发，团队提出了一种CO2活化策略，用以触发水泥基材料的协同催化作用，通过构建三元复合光催化剂MgO-TiO2-CaCO3（MTC），来实现高效NO去除并抑制有毒副产物NO2的生成。在MTC复合体系中，MgO-TiO2杂化催化材料作为碳化成核前驱体，而CaCO3则充当“传输枢纽”，促进电荷重分布并加速载流子迁移。这种协同作用有望提高活性位点数量，抑制电荷复合，并促进活性氧物种（ROS）的生成。该策略通过CO2资源化利用有效抑制NOx污染，不仅契合全球可持续发展目标，也为实现安全、绿色、韧性的城市发展提供了有前景的技术路径。
图 3 MTC 光催化反应路径和机理
论文通讯作者为哈工大深圳校区刘铁军教授、陆建鑫教授和香港理工大学潘智生教授，哈工大深圳校区为第一通讯单位。哈工大深圳校区、香港理工大学、浙江大学、东南大学等国内高校共同参与了此项研究工作，本研究工作受到国家杰出青年基金、国家自然科学基金、国家重点研究计划、广东省基础与应用基础研究基金以及香港绿色科技基金等项目资助支持。