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中科大新型催化剂研究取得重大进展

合肥在线  2017-10-11 11:21   稿源: 合肥在线

  合肥在线讯(记者 王旭)10月11日,记者从中科大获悉,中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室和化学与材料科学学院曾杰教授课题组对钴基催化剂在二氧化碳加氢反应中的活性物相研究取得重要进展。他们将氮原子引入到钴催化剂中,构筑出氮化钴催化剂,并通过原位机理研究发现,钴氮氢是该催化过程中真正的活性物相,是它大幅提高了催化效率。

  随着现代科学进步和工业化进程的迅猛发展,人类对能源的需求日益增加。而大量使用化石燃料,不仅将面临能源消耗殆尽的一天,而且也对环境造成了严重的危害。因此,开发可再生能源、提高能源利用效率迫在眉睫。二氧化碳加氢反应一方面可以利用二氧化碳合成化工原料,缓解二氧化碳的排放压力,实现碳能源的循环利用;另一方面可以与新能源电解制氢、氯碱工业衔接,实现氢资源的储存。

  由于二氧化碳的化学惰性,二氧化碳加氢反应需要在高温高压条件下实现,转化工艺中存在能耗过大的问题。在过去几十年里,人们开发出一系列不同策略以提高非贵金属催化剂对二氧化碳加氢反应的活性。但迄今为止,对非贵金属催化剂在二氧化碳加氢反应中的活性物相研究,仍处于起步阶段。

  研究人员将氮原子引入到钴催化剂中,形成氮化钴催化剂。在二氧化碳加氢催化中,氮化钴催化剂在32个大气压和摄氏150度的条件下,转换频率为同等条件下钴催化剂的64倍。此外,氮化钴催化剂的表观活化能是43.3千焦每摩尔,只有钴催化剂的一半左右。

  该研究为优化非贵金属催化剂对CO2加氧反应的活性提供了一种简单有效的方式,进一步加深了对钴基催化剂在二氧化碳加氢反应中活性物相的理解,为今后寻找更廉价、高效的二氧化碳加氢催化剂提供了新思路,也为将来彻底解决能源和环境问题打下了基础。

  编辑: 王旭 返回合肥在线首页
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