生化危机2重制版

二氧化碳电还原产合成气的催化剂研制取得重要进展

发布者:刘建伟发布时间:2017-01-12浏览次数:991

近日,中国科(ke)学(xue)(xue)技术大学(xue)(xue)化学(xue)(xue)与(yu)材料(liao)科(ke)学(xue)(xue)学(xue)(xue)院和合(he)(he)肥微(wei)尺度物质科(ke)学(xue)(xue)国家研究中心曾杰教(jiao)授课题组(zu)利用组(zu)分可(ke)调的(de)(de)硫硒(xi)化镉合(he)(he)金(jin)纳米棒作为催化剂,高效电还原二(er)氧(yang)化碳为合(he)(he)成气。这种硫硒(xi)化镉合(he)(he)金(jin)纳米棒的(de)(de)催化剂,在二(er)氧(yang)化碳电还原反应中表现出高活性和高稳定(ding)性,并且(qie)能(neng)够(gou)在很(hen)宽的(de)(de)范围内调控合(he)(he)成气的(de)(de)组(zu)成比(bi)例。该成果(guo)以“Achieving the widest range of syngas proportions at high current density over cadmium sulphoselenide nanorods in CO2electroreduction”为(wei)题,19日发表在《先进材料》杂志(zhi)上(Adv. Mater. 2018, doi:10.1002/adma.201705872),论(lun)文的共同第一(yi)作者是博士研究生(sheng)何嵘和(he)硕(shuo)士研究生(sheng)张安(an)。

合成(cheng)(cheng)(cheng)气,即一(yi)氧化(hua)碳和(he)(he)氢气的(de)混(hun)合气,是(shi)石油化(hua)工中重要(yao)的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)原料。对(dui)于(yu)不(bu)同(tong)的(de)化(hua)工过程中,所需(xu)要(yao)的(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)气的(de)最优组成(cheng)(cheng)(cheng)比例也(ye)不(bu)同(tong)。传统制备合成(cheng)(cheng)(cheng)气的(de)方(fang)法(fa)包括(kuo)煤的(de)气化(hua)和(he)(he)天然(ran)气的(de)重整,都需(xu)要(yao)消耗不(bu)可(ke)再生(sheng)能源。与之相反(fan),利用二(er)氧化(hua)碳和(he)(he)水(shui)作为(wei)原料,在(zai)(zai)水(shui)溶(rong)液(ye)中电(dian)还原二(er)氧化(hua)碳,是(shi)可(ke)持续地制备合成(cheng)(cheng)(cheng)气的(de)理想方(fang)法(fa)。然(ran)而目前(qian)电(dian)还原二(er)氧化(hua)碳的(de)催(cui)化(hua)剂很难在(zai)(zai)保(bao)证(zheng)高(gao)电(dian)流密度的(de)同(tong)时,在(zai)(zai)很宽的(de)范(fan)围内(nei)调(diao)控合成(cheng)(cheng)(cheng)气的(de)组成(cheng)(cheng)(cheng)比例。

针对这个问(wen)题(ti),研究(jiu)人(ren)员利用液相合(he)(he)成(cheng)技术,近期设计并合(he)(he)成(cheng)出组分可调的硫硒化镉(ge)合(he)(he)金(jin)纳米棒催(cui)化剂。研究(jiu)人(ren)员发现,该催(cui)化剂中(zhong)(zhong)(zhong)的硒含量越(yue)高(gao)(gao),反(fan)应中(zhong)(zhong)(zhong)氢(qing)(qing)的中(zhong)(zhong)(zhong)间体越(yue)多,合(he)(he)成(cheng)气产物(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)氢(qing)(qing)气组分的比(bi)例(li)也(ye)越(yue)高(gao)(gao)。研究(jiu)表明(ming),在过电位-1.2 V时,产(chan)物合成气中的(de)一氧化碳(tan)和(he)氢气之比可(ke)以在4:11:4之间自(zi)由(you)调整。同(tong)时,不管是何种组成(cheng)比例的合成(cheng)气,其电(dian)流密度(du)均(jun)超过(guo)25 mA/cm-2。另(ling)外,在连续(xu)使用该催化剂(ji)10个小时的(de)稳(wen)定性(xing)测试中,电流密度基(ji)本(ben)保持稳(wen)定,产物合成气的(de)组(zu)成比(bi)例也基(ji)本(ben)没有变(bian)化。

该项(xiang)(xiang)研(yan)究(jiu)得到了中科院(yuan)前沿科学(xue)重(zhong)点(dian)研(yan)究(jiu)项(xiang)(xiang)目、国家重(zhong)大科学(xue)研(yan)究(jiu)计划、国家自(zi)然科学(xue)基金等项(xiang)(xiang)目的资助。


硫硒化镉合(he)金纳米棒电还原(yuan)二(er)氧化碳产合(he)成(cheng)气示意(yi)图



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