納米催化劑高效轉(zhuǎn)化二氧化碳

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員設(shè)計了具有富集效應(yīng)的納米催化劑，結(jié)合流動電解池的合理設(shè)計，實現(xiàn)了二氧化碳到目標(biāo)產(chǎn)物的高選擇性轉(zhuǎn)化。相關(guān)工作在線發(fā)表在德國《應(yīng)用化學(xué)》和《美國化學(xué)會志》上。

研究人員使用簡單的微波熱合成，通過反應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)，制備了三種具有不同尖端曲率半徑的硫化鎘納米結(jié)構(gòu)。有限元模擬表明這種半導(dǎo)體材料尖端曲率半徑減小會引起尖端附近的電場強度增大，從而增強鉀離子在電極附近的富集。流動電解池測試表明，這種多納米針尖硫化鎘催化劑性能優(yōu)于其他過渡金屬硫?qū)倩镫姶呋瘎３死眉{米多針尖的“近鄰效應(yīng)”實現(xiàn)對目標(biāo)離子的富集外，研究團隊進(jìn)一步提出利用納米空腔的“限域效應(yīng)”來富集反應(yīng)中間體，實現(xiàn)二氧化碳到多碳燃料的高效率轉(zhuǎn)化。

以上研究表明了二氧化碳電還原反應(yīng)中催化劑納米結(jié)構(gòu)設(shè)計對催化性能的重要影響，納米尺度的富集效應(yīng)可有效增強關(guān)鍵中間體的吸附，從而推動反應(yīng)高效率運行。這種新的設(shè)計理念為今后相關(guān)電催化劑的設(shè)計和高附加值碳基燃料的合成提供了新的思路。