大连化物所实现串联催化二氧化碳电化学还原制

作者:豪利真人游戏 | 2020-12-02 03:26

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

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  近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室研究员汪国雄与中科院院士包信和团队,在二氧化碳电催化还原研究中取得进展。该研究实现非铜基催化剂上串联催化二氧化碳电化学还原制甲烷,为二氧化碳电催化还原制碳氢化合物提供新策略。

  二氧化碳电催化还原利用清洁电能,将二氧化碳和水转化为化学品和燃料,被认为是一种能同时实现碳循环利用和可再生能源存储的有效途径。将二氧化碳直接电化学转化为碳氢化合物涉及多电子还原反应过程,存在转化路径复杂、选择性难以调控等科学问题。目前,研究集中在铜基催化剂,非铜催化剂报道较少,发展非铜催化剂电催化还原二氧化碳制碳氢化合物是一个值得探索的研究课题。

  该研究报道一种酞菁钴(CoPc)和锌-氮-碳(Zn-N-C)串联催化剂,能有效地将二氧化碳电化学还原为甲烷。与单独酞菁钴或锌-氮-碳相比,这种串联催化剂的甲烷和一氧化碳的生成速率比提高100倍以上。密度泛函理论计算和对照实验结果表明,二氧化碳首先在酞菁钴上还原为一氧化碳,然后一氧化碳扩散到锌-氮-碳上进一步转化为甲烷。这种串联催化策略,将二氧化碳转化制备甲烷的过程分解为在两种活性位点上进行的串联电催化反应,在该串联催化体系中,酞菁钴通过提供一氧化碳使锌-氮位点中邻位氮上的吸附氢得以保留,从而提高甲烷的生成速率。

  相关研究成果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会等的资助。

  近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室研究员汪国雄与中科院院士包信和团队,在二氧化碳电催化还原研究中取得进展。该研究实现非铜基催化剂上串联催化二氧化碳电化学还原制甲烷,为二氧化碳电催化还原制碳氢化合物提供新策略。

  二氧化碳电催化还原利用清洁电能,将二氧化碳和水转化为化学品和燃料,被认为是一种能同时实现碳循环利用和可再生能源存储的有效途径。将二氧化碳直接电化学转化为碳氢化合物涉及多电子还原反应过程,存在转化路径复杂、选择性难以调控等科学问题。目前,研究集中在铜基催化剂,非铜催化剂报道较少,发展非铜催化剂电催化还原二氧化碳制碳氢化合物是一个值得探索的研究课题。

  该研究报道一种酞菁钴(CoPc)和锌-氮-碳(Zn-N-C)串联催化剂,能有效地将二氧化碳电化学还原为甲烷。与单独酞菁钴或锌-氮-碳相比,这种串联催化剂的甲烷和一氧化碳的生成速率比提高100倍以上。密度泛函理论计算和对照实验结果表明,二氧化碳首先在酞菁钴上还原为一氧化碳,然后一氧化碳扩散到锌-氮-碳上进一步转化为甲烷。这种串联催化策略,将二氧化碳转化制备甲烷的过程分解为在两种活性位点上进行的串联电催化反应,在该串联催化体系中,酞菁钴通过提供一氧化碳使锌-氮位点中邻位氮上的吸附氢得以保留,从而提高甲烷的生成速率。

  相关研究成果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会等的资助。


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