變廢為寶:這種催化劑將二氧化碳光催化為甲烷
2020-11-22 騰訊網海歸學者發起的公益學術平臺
分享信息，整合資源
交流學術，偶爾風月
強還原性Zn-ε-Keggin與光敏金屬卟啉（TCPP）相結合，新催化劑選擇性超過96%。
POMCF光還原CO2生成CH4
許多化學家都致力於將溫室氣體CO2光催化為可用的能源產品，以太陽能為能源，同時緩解溫室效應和能源危機。然而，CO2分子中C=O鍵的化學惰性很高，使得此類反應非常困難。此外，反應中間體CO2 –可以和多質子及多電子進一步結合，從而生成不同的還原產物，又限制了反應的選擇性。舉例來講，CO2轉化為燃料甲烷（CH4）的過程就十分困難：反應中需要完成8個電子的傳遞，需要光催化劑提供強大的還原能力和足夠的電子。
在最新發表於《國家科學評論》（National Science Review，NSR）的文章中，南京師範大學蘭亞乾教授課題組構建了多酸基金屬配位骨架（POMCF）化合物，其在光催化CO2還原系統中對CH4的生成具有高選擇性（>96%）。
POMCF設計成功的關鍵在於強還原性多酸簇（Zn-ε-Keggin）與光敏金屬卟啉（TCPP）的結合。Zn-ε-Keggin簇包含8個MoV原子，理論上可以作為強還原性組分並貢獻八個電子，從而實現多電子還原。將Zn-ε-Keggin嫁接於光敏TCPP，就能同時實現可見光捕獲和光激發電子遷移，電子在兩個單元之間的有效相互作用下定向流動，從而保證反應的高選擇性。
這種將強還原組分嫁接於光敏配體以製備催化劑的方法，可能成為將CO2高選擇性還原為CH4或其他高價值碳氫化合物的有效策略。
相關焦點
-
新型催化劑將二氧化碳光催化為甲烷—論文—科學網
化石燃料持續燃燒產生的過量二氧化碳，導致了能源短缺和環境汙染問題。將過剩的CO2人工轉化為可用能源產品是實現可持續發展的重要途徑。光催化將CO2還原為能源燃料（CO、CH4）或能源化學品（HCOOH、CH3OH）等，為上述轉化提供了可行的策略。 -
實現串聯催化二氧化碳電化學還原制甲烷
近日，中科院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室研究員汪國雄與包信和院士團隊在二氧化碳電催化還原研究方面取得新進展。實現了非銅基催化劑上串聯催化二氧化碳電化學還原制甲烷，為二氧化碳電催化還原制碳氫化合物提供了新思路。相關研究成果發表於德國《應用化學》。 -
天津大學研發新型光催化材料 可將二氧化碳變廢為寶
這種新材料可用作性能優異的光催化劑，在常溫光照條件下高效製備氫氣，還能將二氧化碳高效還原成一氧化碳。相關研究成果已在線發表於國際權威期刊《自然·通訊》。隨著工業社會發展，「溫室效應」成為了人類面臨的重大環境挑戰。眾所周知，因化石燃料燃燒排放的二氧化碳是形成「溫室效應」的罪魁禍首。隨著大氣中二氧化碳濃度不斷升高，全球氣溫逐漸變暖，災害性天氣逐年增加。 -
我國科學家實現串聯催化二氧化碳電化學還原制甲烷
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研究員汪國雄與中科院院士包信和團隊，在二氧化碳電催化還原研究中取得進展。該研究實現非銅基催化劑上串聯催化二氧化碳電化學還原制甲烷，為二氧化碳電催化還原制碳氫化合物提供新策略。 -
新型光催化劑將二氧化碳高選擇性變身能源
記者從中國科學技術大學獲悉，該校合肥微尺度物質科學國家研究中心孫永福教授、謝毅教授課題組設計了一種具有雙金屬活性位點的超薄納米片催化劑，並實現了其對二氧化碳光還原產物高選擇性。該成果日前發表在國際著名雜誌《自然·能源》上。 過量排放的二氧化碳引發的溫室效應，是當前影響人類可持續發展的重大問題。 -
「人工樹葉」讓二氧化碳變廢為寶—新聞—科學網
-
科技日報:研發新型光催化劑:常溫光照高效制氫,二氧化碳變廢為寶
科技日報訊（作者 陳曦 焦德芳）日前，天津大學封偉教授團隊成功合成新型帶隙可調的二維層狀鍺矽烷材料，這種新材料可用作性能優異的光催化劑，在常溫光照條件下高效製備氫氣，還能將二氧化碳高效還原成一氧化碳。相關研究成果已在線發表於國際權威期刊《自然·通訊》。隨著工業社會發展，「溫室效應」成為了人類面臨的重大環境挑戰。 -
...常溫光照高效制氫 二氧化碳變廢為寶 天津大學研發新型光催化材料
這種新材料可用作性能優異的光催化劑，在常溫光照條件下高效製備氫氣，還能將二氧化碳高效還原成一氧化碳。相關研究成果已在線發表於國際權威期刊《自然·通訊》。隨著工業社會發展，「溫室效應」成為了人類面臨的重大環境挑戰。眾所周知，因化石燃料燃燒排放的二氧化碳是形成「溫室效應」的罪魁禍首。隨著大氣中二氧化碳濃度不斷升高，全球氣溫逐漸變暖，災害性天氣逐年增加。 -
新「光合作用」將二氧化碳變為甲烷
現在，一支研究團隊比以往任何時候都更接近這個目標——他們開發了一種新的銅和鐵基催化劑，可利用光將二氧化碳轉化為天然氣的主要成分甲烷。如果經過進一步改進，新的催化劑將有助於減少人們對化石燃料的依賴。 這項新研究是「令人興奮的進步」。 -
浙師大在高效光催化還原二氧化碳催化劑設計與製備取得突破性進展
近日，浙師大 「雙龍學者特聘教授」、 省「傑出青年基金」獲得者李正全教授課題組在新型高效光催化還原二氧化碳催化劑的設計與製備的研究上取得突破性進展，相關成果在材料化學頂級期刊Chemistry of Materials上發表。 -
化工系陸奇團隊在串聯催化二氧化碳電化學還原製備甲烷研究中取得...
化工系陸奇團隊在串聯催化二氧化碳電化學還原製備甲烷研究中取得突破清華新聞網7月29日電 近日，化工系工業催化中心陸奇副教授帶領的研究團隊在《自然·通訊》 (Nature Communications) 上發表了題為《串聯催化二氧化碳電化學還原製備甲烷的計算及實驗研究》 (Computational and experimental -
反應中結構重塑所誘發之電催化二氧化碳高選擇性還原成甲烷
本文構築一反應系統：在銅奈米在線修飾不同程度的銀，來探討金屬修飾對於銅系催化劑的二氧化碳還原選擇性的影響。使用一系列的原位表徵技術（X射線吸收光譜、X射線繞射、拉曼光譜），本課題組發現經由適當的金屬修飾，該銅銀雙金屬催化劑會於反應中進行結構重組產生銅銀合金，而該合金化過程會進而優化整體催化劑的d能帶中心，引導整體催化反應傾向於二氧化碳還原反應（弱化析氫反應）並高選擇性地將二氧化碳還原成為甲烷。 -
上海突破"甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣"工業化核心難題
原標題：溫室氣體「攜手」變廢為寶 如何讓溫室氣體二氧化碳、甲烷一起「變廢為寶」? 中科院上海高等研究院的低碳轉化科學與工程團隊有辦法。他們能讓甲烷與二氧化碳「攜手重生」，變成重要的原料氣———合成氣。 -
金屬有機層狀催化劑的晶面調控提高其光催化二氧化碳還原活性
雙核金屬協同催化二氧化碳還原利用太陽能來驅動二氧化碳轉化為化學燃料/原料已經引起了研究者的廣泛關注，因為它不僅可以實現太陽能的轉換和存儲，而且可以減少溫室氣體二氧化碳的濃度，緩解全球氣候變暖問題。這其中的關鍵問題是要開發高效、高選擇性和廉價的催化劑。 -
上海矽酸鹽所氫化藍色二氧化鈦光催化還原二氧化碳研究獲進展
語音播報 近日，中國科學院上海矽酸鹽研究所高性能陶瓷和超微結構國家重點實驗室光電轉換材料與器件研究課題組，在光催化選擇性還原二氧化碳製備高附加值甲烷研究方面取得重要進展 -
倫敦大學學院唐軍旺教授|分子催化劑助力氮化碳光催化高效產氫
分子催化劑與氮化碳通過共價鍵結合，實現了高效、穩定的光催化氫氣製備。2. 瞬態吸收光譜顯示，共價結合實現了亞微秒級的快速電子傳輸，光生電子的半衰期因分子催化劑的引入提高了1000倍以上。光催化技術為太陽能分解水制氫提供了一條完美路徑。然而要想大規模推廣應用還有幾個關鍵問題亟待解決：1. 目前大多產氫光催化劑需要擔載貴金屬，導致其成本過高，因此產氫催化劑的廉價化十分重要；2. 儘可能拓展光吸收範圍以有效利用太陽光；3. 長時間的穩定運行。 -
人工設計光敏蛋白實現二氧化碳光催化還原—新聞—科學網
2的還原的功能，有望成為一種高功效還原劑，應用於太陽能轉化、光生物學、環境修復和工業生物學等多個方面。 「如何利用過量排放的CO2使其重新循環成為穩定的、可存儲的、高能量的化學物質」，從而變廢為寶，將汙染轉化為能源等可再利用的物質，成為當代生物學家們非常感興趣的科學問題。受植物光合作用有效利用CO2的啟發，科學家們紛紛模擬植物的光合作用，希望解決能源問題以及過量的CO2造成汙染的問題。 -
廉價稀土有望成為新型甲烷轉化催化劑
光照一照，氣態甲烷變液態燃料，這可能嗎？近日，上海科技大學對外發布，該物質科學與技術學院左智偉科研團隊開發了一種廉價、高效的鈰基催化劑和醇催化劑的協同催化體系，使得甲烷可以在光的照射下轉化成高附加值的化工產品。該技術有望代替傳統高溫高壓的貴金屬催化體系，為甲烷開發利用提供嶄新和更加經濟、環保的解決方案。 -
倫敦大學學院唐軍旺教授｜分子催化劑助力氮化碳光催化高效產氫
光催化技術為太陽能分解水制氫提供了一條完美路徑。然而要想大規模推廣應用還有幾個關鍵問題亟待解決：1. 目前大多產氫光催化劑需要擔載貴金屬，導致其成本過高，因此產氫催化劑的廉價化十分重要；2. 儘可能拓展光吸收範圍以有效利用太陽光；3. 長時間的穩定運行。 -
香港城市大學Angew光催化薄膜選擇性催化轉化二氧化碳製備甲烷
研究背景人工光合作用捕獲氣態CO2排放，並利用太陽光的能量和空氣中的水分子將其轉化為高附加值的化學品是一項潛在的尖端技術。更多詳情：關注公眾號科研動態（ID：likesci）圖1. 氧化亞銅@Cu-MOF複合光催化劑合成示意圖在眾多光活性材料中，Cu2O通常具有有效的可見光吸收和有利於CO2還原的導帶位置。