新型光催化劑將二氧化碳高選擇性變身能源

記者從中國科學技術大學了解到,合肥國立微小物理科學研究所何永福教授和謝毅教授的研究小組設計了一種具有雙金屬活性位點的超薄納米片催化劑並實現了二氧化碳。光還原產物具有高選擇性。

過度二氧化碳排放造成的溫室效應是影響人類可持續發展的一個重大問題。在植物光合作用的啟發下,研究人員設計利用人工光合作用將二氧化碳轉化為在自然環境條件下的烴燃料,這不僅有助於降低空氣中二氧化碳的濃度,而且獲得高附加值的碳基燃料。然而,二氧化碳還原產物的多樣性和還原產物的相似還原電位使得還原產物的選擇性不能被有效地控制。因此,二氧化碳對甲烷的高選擇性還原仍然是巨大的挑戰。

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為了實現二氧化碳還原產物的選擇性,設計並構建了雙金屬位元型超薄納米儀。以捕獲的Cuin 5s8超薄納米計為例,理論模擬和原位紅外光譜測試結果證實,低配位的銅和銦位點可以與二氧化碳分子反應,生成高度穩定的銅-碳-氧-銦中間體。當中間體同時斷裂形成遊離的一氧化碳分子時,它需要克服高反應能量屏障;相反,將中間體的碳原子加氫形成羥基中間體的反應是一種放熱反應,可以自發進行,使其更傾向於得到接近100<unk;GT;的甲烷選擇性。光催化試驗結果證實,含硫的Cuin 5s8超薄納米粒子在可見光驅動下選擇性地將二氧化碳還原為甲烷,並取得了較高的產率。

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