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青島能源所開發出高效電催化二氧化碳還原反應催化劑
2020-03-27 | 編輯: | 【 】| | 供稿部門:環境友好催化過程研究組
    

  利用可再生電力驅動CO2電催化還原為甲醇、甲酸等高附加值化學燃料,在解決CO2過量排放的同時,還可以實現間歇性電能向化學能的直接轉化,對控制碳平衡、優化能源消費結構等意義重大。由于CO2分子中C=O雙鍵結合穩定,電催化CO2還原反應(CO2RR)所需要的能量較高。因此,開發高效的催化劑提升反應催化效率是CO2RR研究的重點和難點。近十年來各類催化劑已經被開發后用于CO2RR的研究,并且在提高產物選擇性、降低過電位等關鍵科學問題上取得了一定的進展,但是CO2RR的反應電流密度和催化產率仍然較低,無法進一步滿足工業化應用的需求。  

        針對上述科學難題,青島能源所環境友好催化過程研究組在開發高效電催化劑方面開展了大量的研究工作(Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 12790;Small, 2019, 15, 1903668;J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 11236;ChemSusChem, 2018, 11, 2944;J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 24651;Nanoscale, 2019, 11, 18715等)。近日,該研究組基于前期的研究工作,發現直接包覆氨基官能團化的碳層可以有效的調控非貴金屬催化劑SnS的電子結構,從而加速了電極界面處的電子傳導效率、增強了催化劑對吸附態的CO2分子和反應中間體OCHO*的吸附能力,實現了反應電流密度和催化產率的顯著提升。該研究工作為提升過渡金屬催化劑的催化活性提供了一種新策略。相關研究成果已發表于《Advanced Energy Materials》期刊上(Adv. Energy Mater., 2020, 10, 1903664)。劉立成研究員為該論文的唯一通訊作者,陳志鵬博士為論文的第一作者。

  該研究獲得了國家自然科學基金、中科院潔凈能源創新研究院合作基金等項目的支持。(文/圖 陳志鵬)


  圖(a)SnS/Aminated-C復合催化劑的差分電荷分布圖;(b)CO2RR活性電流密度對比圖

  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201903664 

  相關發表文章:

  Chen Z, Zhang X, Jiao M, Mou K, Zhang X, Liu L. Engineering Electronic Structure of Stannous Sulfide by Amino-Functionalized Carbon: Toward Efficient Electrocatalytic Reduction of CO2 to Formate. Advanced Energy Materials, 2020, 10, 1903664.

 
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