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華東理工大學(xué)
規(guī)�；�一氧化碳電合成獲進(jìn)展
作者：張雙虎 李晨陽 來源：中國科學(xué)報
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
近日，華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院清潔能源材料與器件團(tuán)隊在規(guī)�；疌O電合成領(lǐng)域獲新進(jìn)展。相關(guān)研究以《規(guī)�；�合成不飽和配位金屬位點用于規(guī)�；�二氧化碳電解》為題在《自然—通訊》在線發(fā)表。
二氧化碳膜電極電解器件及其規(guī)�；�一氧化碳電合成。華東理工供圖
可再生電力驅(qū)動的CO2電解制化學(xué)品過程是助力“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)實現(xiàn)的理想途徑，其中CO2還原產(chǎn)CO具有高選擇性、低能耗和易分離產(chǎn)物的優(yōu)點，是最具工業(yè)應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價值的轉(zhuǎn)化路徑之一。然而，目前高效、穩(wěn)定的CO2電解產(chǎn)CO催化劑主要依賴于金、銀等貴金屬材料，同時電解器件的催化反應(yīng)速率往往在安培級以下，遠(yuǎn)無法滿足工業(yè)化的要求。因此，規(guī)模化合成低成本、高活性的催化材料，并將其性能應(yīng)用于大面積的反應(yīng)器件，對于推動CO2電解工業(yè)化進(jìn)程具有重要意義。
針對這一問題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地發(fā)展了一種具有普適性、可規(guī)�；�制備不飽和配位鈷單原子催化劑的微波合成法。該催化劑應(yīng)用于膜電極器件具有出色的CO2電解產(chǎn)CO性能，在200 毫安/平方厘米的電流密度下法拉第效率為95.4%，且器件整體的能量效率達(dá)到54.1%。
此外，研究團(tuán)隊自主加工設(shè)計了具有不同規(guī)格的CO2電解膜電極器件，將膜電極放大至100 平方厘米，該催化劑在10安培的工業(yè)級電流下，CO選擇性為86.8%，并且在150 標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘的CO2流速下實現(xiàn)了40.4%的CO2單程轉(zhuǎn)化率。原位衰減全反射紅外光譜和密度泛函理論計算證明了原子級分散的不飽和配位鈷-氮位點不僅有利于CO2吸附，而且促進(jìn)了關(guān)鍵中間體生成，從而加速了CO2向CO的定向轉(zhuǎn)化過程。該研究工作為規(guī)�；疌O電合成提供了一個新的視角。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-36688-6
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