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近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室碳基資源電催化轉(zhuǎn)化研究組研究員汪國雄和高敦峰團隊，與大連工業(yè)大學教授安慶大團隊合作，在二氧化碳(CO?)電解制備燃料和化學品研究中取得新進展，實現(xiàn)了低濃度二氧化碳直接電解高效制一氧化碳，為工業(yè)廢氣中二氧化碳的資源化利用提供了新思路。相關研究成果發(fā)表在《美國化學會能源快報》上。
二氧化碳電解能夠?qū)煹罋獾裙I(yè)廢氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為高值燃料和化學品，是頗具應用前景的負碳技術。當前，該項研究通常使用純二氧化碳作為原料氣，而化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙道氣等工業(yè)廢氣中二氧化碳濃度較低。從煙道氣中捕獲和純化二氧化碳的能耗和投資成本較高，降低了該技術的經(jīng)濟可行性。低濃度二氧化碳直接電解可顯著降低獲取高濃度二氧化碳的分離純化成本，但濃度的降低使得高效電解更具挑戰(zhàn)性。因此，實現(xiàn)低濃度條件下的二氧化碳高效電解制燃料和化學品具有重要意義。
該團隊利用分子修飾策略構(gòu)建了有效耦合碳捕獲和轉(zhuǎn)化過程的反應微環(huán)境，實現(xiàn)了低濃度二氧化碳的直接電解轉(zhuǎn)化。該研究采用商品CoPc作為模型催化劑，利用聚4-乙烯基吡啶(P4VP)進行電極修飾。物理化學和電化學結(jié)構(gòu)表征結(jié)果表明，P4VP的吡啶基團促進了二氧化碳在催化劑中的物理富集和化學活化，推進了低濃度二氧化碳電解生成一氧化碳。結(jié)合進一步的催化劑結(jié)構(gòu)設計和反應微環(huán)境調(diào)控，該分子增強策略有望實現(xiàn)工業(yè)煙道氣直接電解及乙烯等產(chǎn)物的高效制備。
