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中南大学刘敏教授团队在Nature Chemistry发表最新二氧化碳还原成果

来源:物理与电子学院 点击次数:次 发布时间:2018年08月31日 作者:杨凌云

本网讯 近日,国际知名期刊Nature Chemistry (IF=26.2)发表了我校物理与电子学院刘敏教授研究团队与加拿大多伦多大学Edward H. Sargent教授团队,哈尔滨工业大学陈刚教授团队合作,关于高效二氧化碳还原到多碳产物方面的最新研究成果。论文题为“Dopant-induced electron localization drives CO2reduction to C2hydrocarbons”(2018,10, 974–980.)。刘敏教授为共同作者(提出想法、设计实验、分析数据),物理与电子学院青年教师谢海鹏和李红梅参与了本工作。

将CO2电化学还原为高价值的多碳产品已经引起了人们的广泛关注,因为它不仅可以降低空气中温室气体CO2的浓度,还可以为可再生能源利用和大规模存储提供了一条有效途径。然而,目前CO2转化为C2产物的效率仍然低于大规模应用的需求。

(图为B掺杂Cu的二氧化碳还原性能:(a-c)不同Cu氧化状态及电压情况下的多碳产物选择性;(d)长时间稳定性及多碳产物选择性。)

论文首次报道了具有稳定电子局域化的硼掺杂Cu催化剂上获得了CO2RR的高选择性C2产物。从理论和实验上证实了电还原CO2生成C2烃与Cu氧化态的关系。在Cu平均价态为+0.35时,C2碳氢化合物实现了约80%的高法拉第效率。在该条件下,C1和C3产物在气相和液相产物中都被完全抑制。硼掺杂Cu催化剂显示出优异的CO2RR生成C2的稳定性,可持续高效运行近40h。该研究具有重要的实用价值,为推动二氧化碳资源化应用提供了新思路。

上述工作同时获得了中组部千人计划,湖南省百人计划,中南大学第四批创新驱动计划,以及粉末冶金国家重点实验室的大力支持。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41557-018-0092-x


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