中国科学院福建物质结构研究所电催化还原CO2制乙烯研究获进展

近日,中国科学院福建物质结构研究所的研究团队通过串联催化策略,在局部附近多个不同的催化位点来提高CO₂电还原反应(CO₂RR)对乙烯的选择性。该研究成果发表于《德国应用化学》杂志。CO₂RR反应对于合成乙烯等化学品具有重要意义,但受限于单一活性中心的多电子转移过程和缓慢的C-C耦合过程。该研究团队将Cu纳米颗粒均匀分散在锚定原子孤立的Ni-N位点的卟啉三嗪骨架[PTF(Ni)]上,构建了串联催化剂PTF(Ni)Cu,用于催化CO₂RR反应生成乙烯。其中PTF(Ni)可以有效地将CO₂还原成高浓度的CO,并随后迁移到附近的Cu位,为下一次C-C偶联和进一步生产乙烯提供高覆盖率。     

PtPd合金的电化学制备及其对甲醇的电催化氧化

近年来,以液态醇类为燃料的直接醇类燃料电池极为常见,受到了相关工作人员的高度关注。主要从PtPd合金的制备及其对甲醇的电催化氧化性能入手,对实验结果进行分析。结合实际情况分析PtPd电极对甲醇的电化学氧化催化活性的影响,以期能更好地促进相关工作开展。     

Pt-Sn/Poly(triazine imide)-碳纳米管复合材料的电催化性能

以不同质量比poly(triazine imide)(PTI)-碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)复合物为载体,通过乙二醇还原Pt/Sn前驱体制备了Pt-Sn/PTI-CNTs催化剂。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对制备的催化剂结构、形貌和成分进行表征。结果表明,Pt-Sn纳米粒子在载体上高度分散,粒径分布在2.6～3.7 nm之间,其主要以金属Pt和SnO_x的形式存在。循环伏安(CV)测试表明,PTI的引入对Pt-Sn/PTI-CNTs复合物的催化活性具有明显提升作用,但是加入的量过多会导致电催化性能下降。当加入20%(质量分数)的PTI时,催化剂具有最大的电化学活性面积(ECSA)46.20 m~2/g,乙醇电催化性能最佳。     

Cu-Co-Al类水滑石的制备及其电催化还原硝酸盐研究

通过共沉淀法制备不同摩尔比的Cu-Co-Al类水滑石化合物,采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜对类水滑石物质进行表征。结果表明,Cu、Co、Al摩尔比即n(Cu~(2+)):n(Co~(2+)):n(Al~(3+))=2:1:1、1:2:1、1:1:2和1:1:1时均能形成结构良好的水滑石类化合物。将所制备的材料制成涂膜电极,利用线性伏安扫描法研究其电催化还原硝酸盐的效果,结果表明n(Cu~(2+)):n(Co~(2+)):n(Al~(3+))=2:1:1时电催化还原硝酸盐效果最好,其还原峰电流与硝酸盐浓度及扫描速率呈正相关。研究结果表明,Cu-Co-Al类水滑石涂膜电极可以用于硝酸盐的电化学检测与去除工艺过程中。     

中国科学院深圳先进技术研究院的电催化甲烷氧化转化制酸和酮技术取得进展

近日,中国科学院深圳先进技术研究院医工所纳米调控与生物力学研究中心在电催化甲烷氧化转化研究方面获得进展。相关成果以“利用ZrO2NiCo2O4准固溶体纳米线作为电催化阳极催化剂进行甲烷氧化生成酸和酮”为题,发表于催化领域期刊《应用催化B-环境》(Applied Catalysis B:Environmental)。甲烷气体作为低二氧化碳释放的燃料备受关注,但其温室效应是二氧化碳的30倍,在开采运输过程中的泄漏会导致一系列环境问题及气候变化。因此,将甲烷转化成液态燃料进行存储及运输,可较好解决上述问题。     

Pt-WC/Mnt三元纳米复合材料的制备及其电催化性能

以剥离后的蒙脱石(Mnt)片层为载体、六氯化钨(WCl6)为钨源,通过浸渍负载及原位还原碳化获得了碳化钨(WC)与蒙脱石(Mnt)纳米复合材料,然后将氯铂酸(H2PtCl6)通过浸渍负载于复合材料上,并在氢气(H2)中还原得到Pt-WC/Mnt三元纳米复合催化材料。采用X射线粉末衍射和透射电子显微镜对三元纳米复合催化材料的物相、形貌和结构进行表征,采用三电极体系和循环伏安法测试了样品的电催化性能。结果表明:样品物相主要为WO3和WC,蒙脱石片层结构明显,铂(Pt)纳米粒子均匀分布于WC/Mnt复合材料的外表面。Pt-WC/Mnt三元纳米复合材料对甲醇电催化氧化具有较高的催化活性,并且在酸碱体系中均具有良好的稳定性。     

碳材料在电化学催化还原CO2领域的应用

CO2电化学催化还原反应(CERR)是一种潜在的CO2转化方法，可以将CO2还原为高附加值的化工产品和化学燃料，实现温室气体的高效清洁利用，对解决能源危机与环境问题均具有十分重要的意义。CERR中催化剂的性质是决定和控制反应活性、选择性和稳定性的主要因素。与金属催化剂相比，非金属催化剂(碳材料)由于其具有组成可控、能量效率高和稳定性优异等特点，而备受关注。笔者总结了近几年CERR杂原子掺杂碳基催化剂的研究进展，讨论了杂原子掺杂碳材料的催化性能，及其在CERR中的催化活性中心和相关机理，总结了杂原子掺杂碳基催化剂的发展方向。     

MoS2/核桃壳活性炭复合纳米材料的制备及其电催化析氢性能研究

以钼酸铵为钼源、硫脲为硫源,使用核桃壳活性炭通过水热法成功制备二硫化钼(MoS_2)/核桃壳活性炭复合纳米材料。研究了MoS_2含量对复合纳米材料形貌、尺寸及电化学性能的影响,通过X射线粉末衍射仪、冷场发射扫描电子显微镜、比表面积及孔隙度分析仪、线性扫描伏安法对复合纳米材料的结构、形貌、电化学性能进行分析和表征。结果表明,MoS_2质量分数为80%的MoS_2/核桃壳活性炭复合纳米材料的电催化析氢反应活性最好。