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  • 新型光催化劑將二氧化碳高選擇性變身能源 實(shí)現(xiàn)較高的產(chǎn)率

    2019-07-29 09:51:45 來源: 科技日報(bào)

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心孫永福教授、謝毅教授課題組設(shè)計(jì)了一種具有雙金屬活性位點(diǎn)的超薄納米片催化劑,并實(shí)現(xiàn)了其對二氧化碳光還原產(chǎn)物高選擇性。該成果日前發(fā)表在國際著名雜志《自然·能源》上。

過量排放的二氧化碳引發(fā)的溫室效應(yīng),是當(dāng)前影響人類可持續(xù)發(fā)展的重大問題。受植物光合作用的啟發(fā),科研工作者設(shè)計(jì)利用人工光合作用在自然環(huán)境條件下將二氧化碳催化轉(zhuǎn)化為碳?xì)淙剂?,這不僅有助于降低空氣中二氧化碳的濃度,而且還可以獲得高附加值的碳基燃料。然而,二氧化碳還原產(chǎn)物種類的多樣性,還原產(chǎn)物的還原電位相近等問題,使得還原產(chǎn)物的選擇性無法得到有效控制。因此,將二氧化碳高選擇性還原成甲烷仍是一個(gè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)問題。

課題組設(shè)計(jì)構(gòu)建了一種雙金屬位點(diǎn)型超薄納米片以期實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控二氧化碳還原產(chǎn)物的選擇性。以制備的缺陷態(tài)CuIn5S8超薄納米片為例,理論模擬和原位紅外光譜測試結(jié)果均證實(shí)低配位的銅和銦位點(diǎn)能夠與二氧化碳分子作用生成高穩(wěn)定的銅—碳—氧—銦中間體,而該中間體在同時(shí)斷裂形成自由態(tài)的一氧化碳分子時(shí),則需要克服很高的反應(yīng)能壘;相比較而言,在該中間體的碳原子上加氫形成羥基中間體的反應(yīng)則是放熱反應(yīng)、能夠自發(fā)進(jìn)行,從而使其更傾向于獲得接近100%的甲烷選擇性。光催化測試結(jié)果證實(shí),含硫缺陷的CuIn5S8超薄納米片在可見光驅(qū)動下將二氧化碳還原為甲烷的選擇性達(dá)到近100%,并實(shí)現(xiàn)較高的產(chǎn)率。

關(guān)鍵詞: 光催化劑 二氧化碳

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