近日, 中國科學院大連化學物理研究所研究員黃延強與新加坡南洋理工大學教授劉彬合作在二氧化碳轉化領域取得新進展, 相關工作發表在《先進功能材料》 (Advanced Functional Materials) 上.
二氧化碳電化學還原反應是實現碳資源迴圈利用的有效途徑. 由於二氧化碳分子相對穩定, 電化學還原反應產物複雜, 因此設計性能優異的催化劑以降低過電勢, 提高反應選擇性和穩定性是二氧化碳電化學還原反應的研究重點.
氮摻雜石墨烯催化劑體系易模型化, 電子傳輸容易, 穩定性好, 有望通過對活性位的定向設計實現CO 2分子的高效活化和定向轉化, 對於理解CO 2電催化反應機理, 開發高性能電催化劑具有重要的意義.
該團隊通過高溫熱解法一步製備了氮摻雜石墨烯催化劑, 該催化劑可以高效, 穩定轉化CO 2為CO, 法拉第效率最大可達到87%, 且催化劑在連續反應10小時後, 活性仍保持其初始活性的98%. 此外, 通過對材料的精準調控, 獲得了不同含量吡啶氮的系列催化劑, 並發現吡啶氮含量與活性呈正相關, 結合DFT計算證明了吡啶氮是該催化劑在二氧化碳電化學還原反應中的活性中心. 相關研究成果為高效CO 2電還原催化劑的設計提供了借鑒和新的思路.
該研究得到了國家重點研發計劃, 中科院戰略性先導科技專項的支援.
