中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所高效電催化CO2還原反應(yīng)催化劑研究獲進展

用可再生電力驅(qū)動CO2電催化還原為甲醇、甲酸等高附加值化學(xué)燃料，在解決CO2過量排放的同時，還可以實現(xiàn)間歇性電能向化學(xué)能的直接轉(zhuǎn)化，對控制碳平衡、優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)等具有重要的意義。由于CO2分子中C=O雙鍵結(jié)合穩(wěn)定，電催化CO2還原反應(yīng)所需要的能量較高。因此，開發(fā)高效的催化劑提升反應(yīng)催化效率是CO2還原反應(yīng)研究的重點和難點。

近10年來各類催化劑已經(jīng)被開發(fā)用于CO2還原反應(yīng)研究，在提高產(chǎn)物選擇性、降低過電位等關(guān)鍵科學(xué)問題上取得了一定的進展，但是CO2還原反應(yīng)的反應(yīng)電流密度和催化效率仍然較低，無法進一步滿足工業(yè)化應(yīng)用的需求。

針對上述問題，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所在開發(fā)高效電催化劑方面開展了大量的研究工作。近日，該研究所研究人員發(fā)現(xiàn)直接包覆氨基官能團化的碳層可以有效地調(diào)控非貴金屬催化劑SnS的電子結(jié)構(gòu)，從而加速電極界面處的電子傳導(dǎo)效率，增強催化劑對吸附態(tài)的CO2分子和反應(yīng)中間體OCHO*的吸附能力，實現(xiàn)反應(yīng)電流密度和催化效率的顯著提升。該研究工作為提升過渡金屬催化劑的催化活性提供了一種新策略。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)期刊上。