中國(guó)科大等在原位同步輻射的催化研究中獲進(jìn)展

2024-05-20 08:47:17來(lái)源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：同步輻射閱讀量：23230

　　高效利用資源、嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)環(huán)境，確保實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的必由之路。將二氧化碳捕集轉(zhuǎn)換，對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，解決能源與環(huán)境問(wèn)題具有重要意義?；赑EM技術(shù)的電催化二氧化碳轉(zhuǎn)化(CO2RR)由于可生產(chǎn)高附加值化學(xué)品和燃料，且可大電流、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化碳轉(zhuǎn)換較有前景的方式之一。而利用同步輻射大科學(xué)裝置的多種先進(jìn)表征技術(shù)研究催化劑在服役狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)演變和反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于開(kāi)發(fā)酸穩(wěn)定的碳轉(zhuǎn)換催化劑和膜電極系統(tǒng)具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

　　近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室教授姚濤團(tuán)隊(duì)與華中科技大學(xué)教授夏寶玉團(tuán)隊(duì)、新西蘭奧克蘭大學(xué)博士王子運(yùn)，綜合利用多種同步輻射原位技術(shù)，在質(zhì)子交換膜(PEM)二氧化碳轉(zhuǎn)換機(jī)制的研究中取得了進(jìn)展。該研究利用再生鉛催化劑(r-Pb)在寬pH范圍內(nèi)取得了較高的CO2RR活性，在2.2 V壓下、連續(xù)工作5200小時(shí)的條件下產(chǎn)生甲酸的法拉第效率超過(guò)93%，電流密度達(dá)到600 mA/cm2。

　　為厘清r-Pb催化劑在CO2RR反應(yīng)中的真實(shí)活性結(jié)構(gòu)，該研究發(fā)展并自研了適用X射線(xiàn)吸收譜的膜電極CO2RR原位裝置，分別在合肥光源軟X射線(xiàn)磁性圓二色線(xiàn)站和北京光源XAFS線(xiàn)站開(kāi)展了離線(xiàn)和原位表征。原位X射線(xiàn)吸收譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)，r-Pb在CO2RR的還原電位下發(fā)生了由Pb/PbSO4向Pb/PbCO3的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)演變，金屬態(tài)Pb與PbCO3在還原電位下一定比例的共存是最終產(chǎn)生甲酸高選擇性和活性的關(guān)鍵因素。研究進(jìn)一步基于合肥光源原位紅外譜學(xué)技術(shù)，基于自研原位紅外裝置，采用13C同位素標(biāo)記的13CO2開(kāi)展了CO2RR的原位紅外研究，發(fā)現(xiàn)PbCO3表面的氣態(tài)CO2會(huì)首先經(jīng)過(guò)表面活化過(guò)程進(jìn)入PbCO3晶格，再由晶格中的C轉(zhuǎn)換成最終的HCOOH產(chǎn)物，結(jié)合DFT理論計(jì)算揭示了r-Pb催化劑的固相動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變誘導(dǎo)晶格碳活化和CO2轉(zhuǎn)化機(jī)理。

　　相關(guān)研究成果以Durable CO2 conversion in the proton-exchange membrane system為題，于近日發(fā)表在《自然》(Nature)上。

　　來(lái)源：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)

上一篇：新型固體材料或開(kāi)啟可持續(xù)電池新方向

下一篇：國(guó)內(nèi)首臺(tái)中子工程材料衍射譜儀順利通過(guò)驗(yàn)收

版權(quán)與免責(zé)聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-興旺寶合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來(lái)源（非儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類(lèi)作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

全部評(píng)論

昵稱(chēng) 驗(yàn)證碼匿名