光催化技术在光催化剂吸收光辐射能量的条件下便可驱动反应将CO₂和H₂O转化为太阳能燃料，是实现双碳目标的重要技术手段。传统光催化剂难以利用近红外光（NIR），严重制约催化剂对太阳光的利用效率。为了更充分的利用光能，实现红外光驱动的CO₂光还原，亟需发展新型的光催化剂。

近日，郑州大学李俊副教授、电子科技大学向全军教授和新加坡南洋理工大学刘彬教授合作，以金属性MoO₂光催化剂为研究对象，通过氧缺陷调控设计了一种具有不同表面活性位点的MoO_2-x催化剂，在近红外光照射下，具有不同活性位点的MoO_2-x催化剂对低浓度CO₂光催化还原显示了良好的活性和高的选择性。

MoO_2-x的电阻随着温度升高而升高，其阻抗值也高于金属Mo粉，表明其金属性特征。同时，由理论计算结果可以看出MoO_2-x的费米能级穿过导带，也进一步验证了其金属性。在近红外光下，金属性MoO_2-x可通过带内跃迁和带间跃迁产生光生载流子用于 CO₂ 还原。

原位傅里叶变换红外光谱（FTIR）揭示了在有O₂和无O₂的环境中，富氧缺陷（Vo-rich）MoO_2-x 上 *CHO 和 *CH₃O 物种（CO₂ 还原为 CH₄ 的关键中间体）的强度变化。FTIR光谱中b-CO₃^2-物种表明 CO₂ 与 Vo-rich MoO_2-x 在无O₂环境中形成了稳定的Mo–C–O–Mo中间体。因此，Vo-rich MoO_2-x在高纯 CO₂ 环境中且无牺牲剂存在的情况下，在NIR光照下表现出优异的光催化 CO₂ 还原生成CH₄的活性。更重要的是，Vo-rich MoO_2-x还可以在近红外光照下实现环境空气中的 CO₂ 还原。理论计算、变温脱附等测试表明，氧缺陷不仅能降低CO₂活化能，还实现了*CO质子化由吸热转为放热反应；同时，氧缺陷的引入还能使得活性位点由单一的氧位点变为Mo–Vo–Mo位点，有利于Mo–C–O–Mo 中间体的形成和甲烷化反应，表明原活性位点调控是实现产物选择性的有效手段。

本研究表明通过光催化技术可以直接将低浓度甚至空气中的CO₂直接转化为增值化学品/燃料，也证明了缺陷调控有利于提高金属性光催化剂得CO₂光还原活性和选择性，为新型红外光选择性催化CO₂还原材料的设计提供了一种新思路。