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新型催化劑可大幅提高二氧化碳加氫反應(yīng)效率

作者:宋檢 時(shí)間:2022-11-30 來源:互聯(lián)網(wǎng)

近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室曾杰教授課題組在新能源研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,他們發(fā)明出一種新型氮化鈷催化劑,在同等條件下將二氧化碳加氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)換頻率提高至傳統(tǒng)鈷催化劑的64倍,并可顯著降低能耗。國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·能源》10月9日在線發(fā)表了該成果。

現(xiàn)代工業(yè)依賴化石燃料的大量使用,不僅將面臨能源枯竭問題,而且對環(huán)境造成危害。因此,開發(fā)可再生能源、提高能源利用效率是重要課題。二氧化碳加氫反應(yīng)是低碳化學(xué)中的重要反應(yīng),一方面可以合成化工原料,緩解二氧化碳的排放壓力,實(shí)現(xiàn)碳能源的循環(huán)利用;另一方面可以合成甲醇,實(shí)現(xiàn)氫資源的儲存和利用。

但由于二氧化碳的化學(xué)惰性,二氧化碳加氫反應(yīng)需要在高溫高壓條件下實(shí)現(xiàn),轉(zhuǎn)化工藝存在能耗過大的問題。幾十年來,人類對非貴金屬催化劑在二氧化碳加氫反應(yīng)中的活性物相研究仍處于起步階段。

近日,曾杰教授課題組采用新方法形成氮化鈷催化劑,在32個(gè)大氣壓和150攝氏度的條件下,轉(zhuǎn)換頻率為同等條件下鈷催化劑的64倍,同時(shí)其表觀活化能只有鈷催化劑的一半左右。他們進(jìn)一步研究表明,鈷氮?dú)渲械陌被鶜湓又苯蛹拥蕉趸挤肿由希梢孕纬杉姿岣锓N作為中間產(chǎn)物,從而大幅提升了二氧化碳加氫反應(yīng)的活性。

據(jù)介紹,該研究以一種簡單有效的方式,加深了國際學(xué)界對鈷基催化劑在二氧化碳加氫反應(yīng)中活性物相的理解,為今后尋找更廉價(jià)、高效的二氧化碳加氫催化劑提供了新思路,也為將來徹底解決能源和環(huán)境問題打下基礎(chǔ)。

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