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新型“纳米棒”让二氧化碳变身高效能源

  1月15日从中国科学技术大学了解到,该校的合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学与材料科学学院曾杰教授课题组,利用组分可调的硫硒化镉合金纳米棒作为催化剂,高效电还原二氧化碳为合成气。这种硫硒化镉合金纳米棒的催化剂,在二氧化碳电还原反应中表现出高活性和高稳定性,并且能够在很宽的范围内调控合成气的组成比例。

  合成气,即一氧化碳和氢气的混合气,是石油化工中重要的合成原料。对于不同的化工过程,所需合成气的最优组成比例也不同。传统制备合成气的方法包括煤的气化和天然气的重整,都需要消耗不可再生能源。与之相反,利用二氧化碳和水作为原料,在水溶液中电还原二氧化碳,是可持续地制备合成气的理想方法。然而,目前电还原二氧化碳的催化剂很难在保证高电流密度的同时,在很宽的范围内调控合成气的组成比例。

  针对这一问题,研究人员利用液相合成技术,近期设计并合成出组分可调的硫硒化镉合金纳米棒催化剂。研究人员发现,该催化剂中的硒含量越高,反应中氢的中间体越多,合成气产物中氢气组分的比例也越高。研究表明,在过电位-1.2伏时,产物合成气中的一氧化碳和氢气之比可以在4∶1和1∶4之间自由调整。

  另外,在连续使用该催化剂10个小时的稳定性测试中,电流密度基本保持稳定,产物合成气的组成比例也基本没有变化。

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