作者:梁英爽 马维敏 来源:哈尔滨工业大学官网 发布时间:2023/11/5 12:34:19
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哈工大团队开发新催化剂 实现空气中二氧化碳的捕获和转化

 

哈工大全媒体(梁英爽 马维敏 文/图)近日,哈工大化工与化学学院李英宣课题组开发出高效光-热协同催化剂,实现空气中二氧化碳(CO2)的捕获和转化,研究成果以《在铂负载镍基金属有机框架上运用双活性位点协同作用 实现热辅助红外光催化转化大气中的CO2》(Synergistic Interplay of Dual-Active-Sites on Metallic Ni-MOFs Loaded with Pt for Thermal-Photocatalytic Conversionof Atmospheric CO2 under Infrared Light Irradiation)为题发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。该串联催化方案减少了CO2分离、储存、运输和捕获介质再生中的高耗能环节,为推动CO2减排技术创新提供借鉴。

目前,人类活动产生的大部分CO2都直接排放到了大气中,导致大气中CO2的浓度由工业化前的百万分之280,升高至当前的百万分之416以上。直接将空气中的CO2转化为燃料或高值化学品是解决温室效应的有效途径之一。但由于空气中超低浓度的CO2难以吸附和活化,直接转化成本高且挑战性强。

受光合作用启发,在前期光-热协同催化还原CO2研究(曾发表于《自然通讯》和《德国应用化学》)基础上,李英宣课题组开发了多功能-铂负载镍基金属有机框架-光催化剂,不仅可选择性地从空气中捕获超低浓度的CO2(吸附量达到0.987毫摩尔每克),而且还可将富集的CO2原位转化为高附加值的CO和CH4,在940纳米波长处的量子效率达到创纪录的9.57%,突破了红外光难以高效利用的局限。同时,该研究还深入探讨反应过程中光-热协同、铂-镍双位点协同作用的微观机制,为热辅助光催化还原CO2提供新思路。

哈工大为论文唯一通讯单位。化工与化学学院博士研究生马维敏(与陕西科技大学联合培养)为论文第一作者。哈工大化工与化学学院孙净雪副教授、李英宣教授为论文共同通讯作者。化工与化学学院博士研究生姚舜禹、本科生王宇涛、陈刚教授,陕西科技大学樊国栋教授参与相关研究工作。

该研究获得国家自然科学基金项目和哈工大科研启动经费的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202313784

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光-热协同催化转化空气中的CO2机理图

(原标题:哈工大化工与化学学院李英宣课题组开发出高效光-热协同催化剂 实现空气中二氧化碳的捕获和转化)

 
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