利用“缺陷”:科學家獲大幅提升碳循環利用效率的新途徑

摘要:北京時間20190704關于【利用“缺陷”:科學家獲大幅提升碳循環利用效率的新途徑】的具體情況和說明,讓www.apvgxd.tw新聞頻道的以圖文形式為您慢慢道來。

中國科技網·科技日報長沙7月4日電(記者 俞慧友)大氣中二氧化碳濃度過高,是全球氣候溫室效應的重要影響因素。如何降低、捕獲和利用大氣中的二氧化碳量,是科學界研究的重要課題。4日,記者從中南大學獲悉,該校劉敏教授團隊和加拿大Edward Sargent教授、臺灣科技大學黃炳照教授等團隊合作,首次從金屬量子點中“捕獲”二氧化碳,使二氧化碳還原效率提升200%以上,大大提升了碳循環利用效率。相關成果日前發表于國際著名學術期刊《焦耳》上。

圖片為從量子點半導體出發,通過原位電化學還原得到具高比例金屬空位的金屬量子點。

據悉,利用電化學還原,在溫和可控的條件下,將二氧化碳還原為有用的碳氫燃料和化學品,是“捕獲”大氣中二氧化碳,解決其循環利用的有效途徑。然而,這一途徑的實現,卻受限于催化劑難覓之困。

圖為原位還原得到的金屬量子點高分辨球差透射電鏡圖片,及其相應的傅里葉轉換圖片。

通訊作者劉敏介紹,有一類名為“量子點”的重要低維半導體材料,其含有大量可導致光電性能下降的“缺陷點位”。這些“缺陷”,恰好能改善催化劑活性。只是,這種特性很難在常規金屬催化劑中被利用。此次,三方團隊合作,通過將硫化物量子點原位電化學還原,實現了高倍率金屬空位量子點的制備,并將其應用在了二氧化碳還原領域。這種量子點衍生的催化劑,保持了3-5納米的尺寸大小,但其金屬空位高達20%,并在金屬量子點中呈現良好的原子級分散,從而為二氧化碳還原反應提供了合適的原子結構與電子結構。在數百小時的二氧化碳還原反應中,它均保持了良好的催化活性,性能超出現有催化劑兩倍以上。此外,通過驗證,該類催化劑在多種金屬,如金、銀、銅、鉛等中均有良好普適性,這有望在二氧化碳循環利用中帶來巨大的潛在應用。


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