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    我校工程研究院辛志峰副教授在國際權威期刊發表二氧化碳還原的最新研究成果

    發布時間:2023-05-09   文章來源:工程研究院   瀏覽:

    近日,我校工程研究院辛志峰副教授在國際權威期刊《Advanced Science》上發表二氧化碳還原(CO2RR)電催化最新研究成果?!禔dvanced Science》由Wiley出版社出版,為中科院一區Top期刊,2022年影響因子17.521。我校為論文第一完成單位,辛志峰副教授為論文第一作者和通訊作者,華南師范大學陳宜法教授為共同通訊作者。

    (材料的結構設計及其在光輔助電催化CO2RR中的應用示意圖)

    隨著二氧化碳排放造成的環境問題日益嚴重,如何解決二氧化碳排放對人類的影響已經得到了越來越多的重視。在眾多二氧化碳轉化技術中,通過電催化將CO2還原為高價值的化學品或燃料是具有應用前景的技術之一。而金屬有機框架(MOFs)具有可調控的孔隙率、較大的比表面積、豐富的活性位點使得它可以成為電催化CO2RR的理想平臺,然而較差的電子傳遞效率限制了MOFs材料在CO2電還原催化領域中的應用。如何增強MOFs材料在催化過程中的電子傳遞效率是提高CO2電還原催化性能的關鍵問題。本研究通過六甲基次胺(HMTA)修飾卟啉基MOF材料提高CO2RR催化過程中的電子傳遞效率進而提高電催化性能。

    (材料在光輔助下和在黑暗條件下二氧化碳電還原催化性能的對比)


    (催化機理研究和理論計算)

    研究表明將富氮助劑(HMTA)引入到卟啉基MOF材料的孔道中,增強了催化中心與CO2分子的相互作用。改性后的HMTA@MOF-545-Co對CO2的吸附焓和CO2電還原的催化效率均提高了2倍左右(FECO> 99%),阻抗值大大降低。在可見光照射下HMTA@MOF-545-Co顯示了更優越的電催化性能(FECO≈100%,-0.7 V),FECO值并在寬電位范圍(-0.7 V ~ -1.1 V)內達到90%以上,表現出較高CO生成速率(5.11 mol m-2h-1,-1.1 V)和高能量利用效率 (70%,-0.7 V),這些參數超過了大多數優異的電催化劑。HMTA的定向配位可以促進催化位點對CO2的吸附/活化和電子轉移,從而大大降低了決速步的能壘,將會促進多孔晶態材料在高效電催化CO2RR領域的發展。

    原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202301261.

    (撰稿:申克靜 審核:王璐 徐新衛 張苒 杜飛)

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