中國石油大學（華東）吳明鉑團隊在電催化還原CO2取得新進展

2020-09-21 小材科研

近日，中國石油大學（華東）吳明鉑教授領銜的新型碳材料團隊在高活性金屬氮碳材料電催化還原二氧化碳研究方面取得新進展。相關研究論文《高分散鐵氮氧五配位單原子催化劑高效電催化還原二氧化碳》（Hierarchically micro- and meso-porous Fe-N4O-doped carbon as robust electrocatalyst for CO2 reduction）在國際材料領域權威期刊Applied Catalysis B: Environmental上發表。化學工程與技術專業2019級博士生王小珊為第一作者，新能源學院吳明鉑教授和化學工程學院寧匯副教授為共同通訊作者，中國石油大學（華東）為第一署名單位。

能源和環境問題日益引起全社會的廣泛關注，特別是對化石能源的過度依賴導致大氣中二氧化碳含量快速升高，溫室效應加劇，引發環境和氣候變化等一系列問題，嚴重威脅人類社會的可持續發展。為此，世界各國都開始重視開再生能源的開發利用以及二氧化碳減排領域的研究。電化學還原二氧化碳過程利用風能、太陽能、潮汐能等可再生能源產生的電能將二氧化碳分子和水分子轉化為有價值的化合物，一方面可以實現電能的高效儲存，另一方面可以實現二氧化碳的減排，具有廣闊的應用前景。當前，高活性、低成本催化劑的製備是二氧化碳電還原技術工業化應用面臨的最大挑戰。二氧化碳電還原技術仍處於實驗室研究階段，高活性、低成本催化劑對於實現二氧化碳電還原技術的工業化應用至關重要。

針對上述問題，吳明鉑教授領銜的新型碳材料團隊設計併合成了一種具有Fe-N4O活性位的新型鐵氮共摻雜碳材料，在-0.57 V vs. RHE的電壓條件下，催化二氧化碳電還原為一氧化碳的選擇性可達96％，並且具有出色的耐久性。該催化劑使用廉價的鐵作為活性中心，以碳材料作為載體，通過對鐵的配位結構的精確調控，克服了傳統的Fe-N4配位結構選擇性低的缺陷，提出了一種通過氧配位調控金屬活性中心電子結構從而改變其催化性能的新思路；與此同時，通過對碳的孔結構的調控，構建多級孔道，強化傳質過程，大大提升了催化劑的活性。

審稿專家對該成果給予高度評價，一致認為該研究成果有突出的創新性和廣闊的應用前景，對於單原子分散的金屬、氮共摻雜碳基催化材料的組成和結構調控具有重要指導意義。

吳明鉑教授領銜的新型碳材料團隊主要從事重質油的綠色化高附加值轉化應用、功能炭素材料的製備及應用、新結構高性能催化劑和新型催化反應、等離子體化學化工、生物基納米功能碳材料、超級電容器/鋰離子二次電池等技術領域的研究工作。團隊共承擔國家及省市級各類基金項目30餘項，產學研合作項目10餘項，團隊成員在國內外學術刊物上發表論文200餘篇，其中SCI收錄103篇，撰寫著作3部，申請及授權發明專利67項，獲省部級科技獎勵8項。

Applied Catalysis B: Environmental由美國化學會於1992年創辦，主要刊發化學、能源、催化、環境科學、化工以及交叉學科領域原創的、突出的研究成果，擁有較為廣泛的學術影響力。

來源：中國石油大學（華東）

全文連結：

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.118630

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