硫硒化鎘合金納米棒電還原二氧化碳產合成氣示意圖
近日, 中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心, 化學與材料科學學院教授曾傑課題組利用組分可調的硫硒化鎘合金納米棒作為催化劑, 高效電還原二氧化碳為合成氣. 這種硫硒化鎘合金納米棒的催化劑, 在二氧化碳電還原反應中表現出高活性和高穩定性, 並且能夠在很寬的範圍內調控合成氣的組成比例.
合成氣, 即一氧化碳和氫氣的混合氣, 是石油化工中重要的合成原料. 不同的化工過程中, 所需要的合成氣的最優組成比例相應不同. 傳統製備合成氣的方法包括煤的氣化和天然氣的重整, 均需消耗不可再生能源. 利用二氧化碳和水作為原料, 在水溶液中電還原二氧化碳, 是可持續地製備合成氣的理想方法, 但當前電還原二氧化碳的催化劑很難在保證高電流密度的同時, 在寬範圍內調控合成氣的組成比例.
據此, 研究人員利用液相合成技術, 設計併合成出組分可調的硫硒化鎘合金納米棒催化劑. 研究人員發現, 該催化劑中的硒含量越高, 反應中氫的中間體越多, 合成氣產物中氫氣組分的比例也越高. 研究表明, 在過電位-1.2V時, 產物合成氣中的一氧化碳和氫氣之比可以在4:1和1:4之間自由調整. 同時, 無論是何種組成比例的合成氣, 其電流密度均超過25mA/cm-2. 在連續使用該催化劑10個小時的穩定性測試中, 電流密度基本保持穩定, 產物合成氣的組成比例也基本沒有變化.
相關研究成果發表在在《先進材料》上, 博士研究生何嶸, 碩士研究生張安為共同第一作者. 該研究得到了中科院前沿科學重點研究項目, 國家重大科學研究計劃, 國家自然科學基金, 教育部等的資助.
