新型CO2还原电催化剂制备成功   

CO选择性99.5%以上 接近工业应用要求

  中化新网讯 8月26日,南方科技大学材料科学与工程系梁永晔教授在接受记者采访时表示,梁永晔科研团队开发了一种分子分散电催化剂体系,并采用分子工程调控的方法,构建了基于金属酞菁的高性能二氧化碳(CO2)还原电催化剂。

  CO2电催化还原,因可以使用来自可再生能源的电能、在常温常压的反应条件下将CO2一步转化为高附加值碳基燃料及化学品,是一种非常有应用前途的技术。据梁永晔介绍,他们开发的基于金属酞菁的高性能CO2还原电催化剂,能够使得一氧化碳(CO)产物选择性在大电流密度下接近100%,接近工业CO2还原的要求。

  “将CO2还原为重要的工业原料CO是相对较成熟的技术,目前反应选择性与能量转换效率比其他产物的转化效率高。但在实际应用中仍需要解决大电流密度工作条件下的产物选择性、稳定性以及系统成本过高的问题。”梁永晔表示。

  此前有研究表明,酞菁钴(CoPc)等金属大环配合物分子在气体扩散电极下可将CO2催化转化为CO。然而,金属大环配合物分子本身的导电性差且易聚集,制约了其CO2电催化还原性能,对其结构与性能关系认识不足也制约了催化剂性能的进一步优化。

  “针对以上问题,我们发现将金属酞菁分子均匀负载于碳纳米管载体上,形成分子分散电催化剂(MDE),能够提高CO2还原催化性能。通过对比3种过渡金属(Fe、Co、Ni)酞菁的催化性能,我们发现酞菁镍体系(NiPc MDE)具有较高的CO选择性,但催化稳定性较差。”梁永晔介绍说,他们使用分子工程手段,通过在酞菁环上引入不同的取代基来调控其催化性能。

  研究团队将甲氧基(OMe)引入,制备出NiPc-OMe MDE催化剂,不仅可提高催化稳定性,还进一步提高了CO选择性。该催化剂应用于气体扩散电极,在10~300mA/cm2的还原电流密度内,CO产物选择性达到99.5%以上,还能够稳定工作40小时。

  “NiPc-OMe MDE的催化性能接近工业CO2还原的要求,具有产业化的前景。”梁永晔表示,目前来看,工业化CO2还原还受两方面因素制约。一方面,目前测试的电流密度以及工作时间受到器件工艺的限制,仍需进一步优化;另一方面,CO2电催化还原成CO的成本受电价等影响较传统化工方法要高。但从长远来看,碳排放问题已引起了各界人士的高度重视。化石燃料的过量使用导致大气中CO2浓度升高,带来了一系列环境问题。国际上也已经制定相关政策以降低碳的排放,从这个角度看,电催化CO2还原为碳基燃料和化工原料是解决以上问题的潜在途径。


关键字:CO2电催化
相关推荐

二氧化碳电化学还原制甲烷有新法   

  近日,中国科学院大连化学物理研究所的研究人员在二氧化碳(CO2)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。

2020-09-23     中国化工报

大化所提出绿色途径利用天然气中的有害气体

  中化新网讯近日,大连化物所催化基础国家重点实验室、太阳能研究部李灿院士、宗旭研究员、马伟光博士等人发展电催化技术,在天然气中二氧化碳(CO2)和硫化氢(H­2S)资源化转化研究方面取得进展。 ...

2018-03-21     中化新网