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CEJ：廣西大學(xué)趙雙良團(tuán)隊(duì)在電催化二氧化碳合成甲酸研究方面取得突破
來源：廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 2023-06-20
導(dǎo)讀：近日，國(guó)際知名期刊Chemical Engineering Journal報(bào)道了廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院趙雙良教授團(tuán)隊(duì)在二氧化碳電催化轉(zhuǎn)化為有用化學(xué)品研究方面的最新進(jìn)展。
大力發(fā)展碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)，是減少碳排放、保障能源安全、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。作為碳利用技術(shù)的重要組成，二氧化碳（CO2）電催化轉(zhuǎn)化為有用化學(xué)品這一新型技術(shù)的發(fā)展，受到了科技界、產(chǎn)業(yè)界的持續(xù)關(guān)注。該技術(shù)需使用電極催化劑，基于清潔電能在電極催化劑表面將CO2還原為有機(jī)化合物。當(dāng)前，電極催化劑仍存在穩(wěn)定性差、催化活性低等技術(shù)瓶頸問題，嚴(yán)重制約了二氧化碳電催化轉(zhuǎn)化技術(shù)的大規(guī)模工業(yè)推廣。圍繞 “雙碳”國(guó)家戰(zhàn)略和行業(yè)技術(shù)發(fā)展關(guān)鍵瓶頸問題，趙雙良教授牽頭的結(jié)構(gòu)熱力學(xué)與微納化工團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種基于電催化二氧化碳生產(chǎn)甲酸的新型錫基催化劑。甲酸是有機(jī)化工原料，錫基催化劑在電催化轉(zhuǎn)化CO2為有機(jī)化合物方面表現(xiàn)出優(yōu)異的潛力。研究團(tuán)隊(duì)基于調(diào)控催化劑微觀結(jié)構(gòu)、調(diào)整界面形態(tài)這一思路，在碳布上構(gòu)建具有大量孔隙的SnO/NiCo2O4層狀結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)開發(fā)了SnO/NiCo2O4/CC新型錫基催化劑。該設(shè)計(jì)成功解決了錫基催化劑穩(wěn)定性不高的問題，連續(xù)使用30小時(shí)后催化電流密度仍保持穩(wěn)定，理論研究表明，NiCo2O4中含有的Ni3+/Co3+離子極大促進(jìn)了催化電極中SnO的高抗失活性。此外，SnO/NiCo2O4/CC催化劑的催化性能明顯優(yōu)于絕大多數(shù)錫基催化劑，其在二氧化碳電還原為甲酸過程中具有高達(dá)91.87%法拉第效率。該研究為制備工業(yè)用催化劑來實(shí)現(xiàn)綠色、高效、小規(guī)模生產(chǎn)甲酸提供了支撐。該論文題目為“Hierarchically Structured SnO/NiCo2O4/CC Catalysts with Stability and Superier Faradaic Efficiency for Electrocatalytic CO2 Reduction to Formic Acid”，第一作者為化學(xué)化工學(xué)院2022級(jí)博士研究生王瑞豐，通訊作者為趙雙良教授。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（21978079, 22178072）和廣西科技基地與人才專項(xiàng)（AD21220017）的資助。全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144049
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