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新型纳米薄片 可提高二氧化碳的光催化转化

2021-07-21 07:46:47 科技日报

  新型纳米薄片 可提高二氧化碳的光催化转化

  科(ke)技日(ri)报(bao)讯(xun) (记(ji)者赵汉斌)记(ji)者7月19日(ri)从云(yun)南大(da)学(xue)(xue)材(cai)料与能源学(xue)(xue)院了(le)解到,该院云(yun)南省先进(jin)(jin)能源材(cai)料国(guo)际(ji)联合研究中心郭洪教授(shou)团(tuan)队(dui)近期(qi)在新能源存储材(cai)料领域取得突破性进(jin)(jin)展(zhan),他们研发(fa)出一种纳米薄片,可通过(guo)光(guang)催化(hua)将二氧化(hua)碳转化(hua)为碳氢化(hua)合物。国(guo)际(ji)著名(ming)期(qi)刊《化(hua)工学(xue)(xue)报(bao)》发(fa)表了(le)相关研究成果。

  近年(nian)来,化石燃料(liao)的过度使用已(yi)经引起了全球的能源危机及(ji)环(huan)境问(wen)题,极大地阻碍了人类社会的可持续发展。

  “过(guo)量(liang)二(er)(er)氧化(hua)碳排放,导致严重的(de)环(huan)境和(he)能(neng)(neng)源(yuan)问题(ti)。通过(guo)光催(cui)化(hua)作用转(zhuan)化(hua)二(er)(er)氧化(hua)碳,是目前(qian)公认的(de)解(jie)决(jue)能(neng)(neng)源(yuan)短缺(que)和(he)过(guo)量(liang)二(er)(er)氧化(hua)碳排放问题(ti)的(de)最有效策略之一。”论文通讯作者郭洪教授介绍。但(dan)是,由于羰基(ji)裂解(jie)能(neng)(neng)高,光催(cui)化(hua)转(zhuan)化(hua)二(er)(er)氧化(hua)碳也远没有在实(shi)际应用中(zhong)得(de)到普及。此前(qian)的(de)研(yan)究表明,二(er)(er)维纳米材料因其特殊(shu)的(de)形态结构(gou),具有高还原性。

  为促进(jin)实现(xian)碳(tan)达峰、碳(tan)中和的(de)(de)(de)可持续发展(zhan)目标,在课题组前期研(yan)究基(ji)础上,郭洪(hong)结(jie)合材(cai)料中空结(jie)构形貌构筑双金(jin)属位点和富硫空位的(de)(de)(de)优点,设计了一种超薄纳(na)米片(pian)异质结(jie)构,这种结(jie)构具(ju)有更好(hao)的(de)(de)(de)可见光(guang)(guang)光(guang)(guang)催(cui)化剂活性(xing)(xing),显(xian)著(zhu)提(ti)高了光(guang)(guang)催(cui)化还原二氧(yang)化碳(tan)生成碳(tan)氢化合物的(de)(de)(de)选择性(xing)(xing)和活性(xing)(xing)。

  这种纳(na)米(mi)薄片中(zhong),硫空(kong)位的(de)(de)(de)(de)引入产生的(de)(de)(de)(de)双金属位点,使催化(hua)剂具(ju)备了(le)(le)电化(hua)学还原(yuan)二(er)氧化(hua)碳(tan)反应(ying)中(zhong)对产物(wu)碳(tan)氢化(hua)合物(wu)较高的(de)(de)(de)(de)选(xuan)择性;而石墨相氮化(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)空(kong)球壳结构,则可以通(tong)过增大可见光在(zai)腔体内的(de)(de)(de)(de)反射次数,提高可见光的(de)(de)(de)(de)利用率,从而对催化(hua)剂的(de)(de)(de)(de)性能进行(xing)优化(hua)。并且(qie)通(tong)过原(yuan)位红外与密度泛函理论计算,明确了(le)(le)电化(hua)学还原(yuan)二(er)氧化(hua)碳(tan)反应(ying)中(zhong)对碳(tan)氢化(hua)合物(wu)有显著选(xuan)择性的(de)(de)(de)(de)机(ji)制。

  这项研究,为开发低成本与持(chi)久循环稳定性、高活性和选择(ze)性的(de)二(er)氧(yang)化碳催化转化提供(gong)了一种新策略。

(编辑:董湘依)
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