中科院城市环境所在将CO2光热还原为CO和CH4的研究中获进展
发布者:admin | 来源:中国科学院城市环境研究所 | 0评论 | 1969查看 | 2020-11-06 18:49:55    

化石燃料的过度消耗会造成不可再生资源的短缺,其燃烧产生的二氧化碳(CO2)也会导致温室效应等环境问题。因此,利用可再生的太阳能将CO2转化为一氧化碳(CO)和甲烷(CH4)等碳基燃料,可在解决环境问题的同时提出新的能源开发策略。


热力学上,将CO2光催化还原为CO和CH4是一个吸热反应,需要提供较多的电子和质子,打破C=O化学键以及形成C-H化学键。同时,蕴含更高能量的CH4是一种潜在太阳能燃料。然而,反应的高活化能、太阳能的低利用率和光生电荷的快速复合,仍是造成催化剂催化性能较低和产物选择性较差的重要原因。


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图:相关论文摘要图


中国科学院城市环境研究所贾宏鹏研究团队通过简易的沉积/沉淀法,制备以硫化镉(CdS)为载体的高分散钌(Ru)单原子催化剂。通过催化剂调控Ru负载量,使其在全光谱照射下展示出较高的甲烷产物选择性(97.6%)。Ru单原子的引入并未改变CdS的本质结构,但提高了催化剂对CO2的吸附量,促进光生电荷的分离效率,有利于CO2转化为CH4。同时,该催化剂具有较好的光热转化性能,协同产生的光热效应可有效提高催化性能,且未改变产物选择性。该研究为提高太阳光利用率以促进催化活性提供新策略。


相关研究成果以Anchoring Single-Atom Ru on CdS with Enhanced CO2 Capture and Charge Accumulation for High Selectivity of Photothermocatalytic CO2 Reduction to Solar Fuels为题,发表在Solar RRL上。城市环境所博士生蔡松财为论文第一作者,研究员贾宏鹏为论文通讯作者。

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