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新型光催化剂将二氧化碳高选择性变身能源

作者:省级期刊
出处:www.lunrr.com
时间:2019-11-14

作者:吴长锋来源:科技日报出版时间:2019/7/29 10:19:24

选择名称:中小型

大型

新型光催化剂将二氧化碳转化为高选择性能量

记者从中国科技大学了解到,该大学合肥国家微尺度材料科学研究中心孙永福教授和谢毅教授的研究小组设计了一种具有双金属活性位的超薄纳米片催化剂,并实现了对二氧化碳光还原产物的高选择性 这个结果最近发表在国际着名杂志《自然·能源》上。

二氧化碳过度排放造成的温室效应是目前影响人类可持续发展的一个主要问题。 受植物光合作用的启发,研究人员设计使用人工光合作用在自然环境条件下将二氧化碳催化成碳氢化合物燃料,这不仅有助于降低空气体中二氧化碳的浓度,还可以获得高附加值的碳基燃料。 然而,二氧化碳还原产物的多样性和还原产物相似的还原潜力使得还原产物的选择性无法得到有效控制。 因此,高选择性地将二氧化碳还原成甲烷仍然是一个巨大的挑战。

该研究小组设计并构建了双金属位点型超薄纳米片,以精确控制二氧化碳还原产物的选择性 以制备的CuIn5S8超薄纳米片为例,理论模拟和原位红外光谱结果均证实,配位位置低的铜和铟位点可以与二氧化碳分子相互作用,生成高度稳定的铜-碳-氧-铟中间体,而该中间体在同时断裂形成游离一氧化碳分子时需要克服非常高的反应能垒。相比之下,在中间体碳原子上氢化形成羟基中间体的反应是放热的,并且可以自发进行,因此更易于获得接近100%的甲烷选择性 光催化测试结果证实,含硫缺陷CuIn5S8超薄纳米片在可见光的驱动下,在将二氧化碳还原为甲烷方面实现了近100%的选择性,并获得了较高的产率。

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