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新型光催化剂将二氧化碳高选择性变身能源

新型光催化剂将二氧化碳转化为高能量选择

科技日报(记者吴长峰)记者从中国科学技术大学获悉,合肥国立微小物理科学研究所何永福教授和谢毅教授的研究小组设计了一种超薄纳米片。双金属活性位点。催化剂并实现对二氧化碳光还原产物的高选择性。结果发表在国际知名杂志《自然能源》上。

将二氧化碳催化转化为烃类燃料不仅有助于降低空气中二氧化碳的浓度,而且还提供高附加值的碳基燃料。然而,二氧化碳还原产物种类的多样性,还原产物的还原潜力是相似的,并且还原产物的选择性不能得到有效控制。因此,二氧化碳对甲烷的高选择性仍然是一个巨大的挑战。

研究小组设计并构建了双金属位点型超薄纳米片,以精确控制二氧化碳还原产物的选择性。以制备的CuIn5S8超薄纳米片为例,理论模拟和原位红外光谱结果证实,低配位铜和铟位点可与二氧化碳分子相互作用,形成高度稳定的铜 - 碳 - 氧 - 铟中间体。体,当中间体同时裂解形成游离的一氧化碳分子时,必须克服高反应能垒;相比之下,在中间体的碳原子上氢化碳原子以形成羟基中间体的反应是放热反应可以自发进行,使其更容易达到接近100%的甲烷选择性。光催化测试结果证实,含有缺硫的CuIn5S8超薄纳米片在可见光驱动下对二氧化碳还原为甲烷的选择性达到近100%,并获得了更高的产率。