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cyqdesign

2017-09-04 13:29

中科院二氧化碳電催化轉(zhuǎn)化獲突破

近日，中科院低碳轉(zhuǎn)化科學與工程重點實驗室暨上海高研院—上海科技大學低碳能源聯(lián)合實驗室，在電催化二氧化碳（CO2）還原轉(zhuǎn)化生成甲酸和乙醇方面均取得重要進展，相關結(jié)果分別發(fā)表于國際知名期刊《德國應用化學》�，F(xiàn)代社會消耗了大量煤、石油和天然氣等化石能源，導致CO2等溫室氣體排放量急劇增加，引發(fā)全球環(huán)境問題日益嚴峻。

對此，通過電催化CO2轉(zhuǎn)化成為一條可行之路：采用可再生的風電、太陽能等潔凈電能為能源，在常溫、常壓條件下將CO2直接一步轉(zhuǎn)化為一氧化碳、甲酸、甲醇等燃料及化學品，并實現(xiàn)CO2的資源化利用和潔凈電能的有效存儲，表現(xiàn)出極具潛力的應用前景。

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然而，如何高效獲得高附加值的化學品是CO2電催化轉(zhuǎn)化研究中極具挑戰(zhàn)性的熱點課題。

陳為工作組經(jīng)過近兩年的不斷探索，篩選、嘗試了大量金屬、合金催化劑，最終發(fā)現(xiàn)由金屬鈀（Pd）、錫（Sn）組成的Pd-Sn合金催化劑具有非常優(yōu)異的性能。只需施加非常低的電壓，該催化劑就能將所輸入電能的99%用于驅(qū)動CO2轉(zhuǎn)化生成高附加值化學品——甲酸。甲酸是基本有機化工原料之一，廣泛用于農(nóng)藥、皮革、染料、醫(yī)藥和橡膠等工業(yè)。此項研究以CO2為原料，利用可再生電能高效率合成甲酸，顯示出良好的應用前景。

此外，通過電催化過程將CO2轉(zhuǎn)化生成含有兩個（及以上）碳原子的產(chǎn)物，如乙烯、乙醇等非常困難，也是行內(nèi)重點攻克的目標。該研究團隊在前期納米碳材料研究的基礎上，開發(fā)出了氮摻雜的介孔碳（N-carbon）材料用于電催化CO2轉(zhuǎn)化。通過調(diào)控N-carbon的孔道結(jié)構(gòu)和表面活性位構(gòu)型，成功實現(xiàn)了CO2直接轉(zhuǎn)化生成乙醇。乙醇是用途最為廣泛的基礎化學品之一，應用于合成醋酸、飲料、香精、染料、燃料等，產(chǎn)業(yè)前景巨大。