华中科技大学在电催化绿色制备乙酸方面取得新进展
2024/04/11
568 |
图 高压电催化反应装置制备乙酸性能
在国家自然科学基金项目（批准号：52006085）等资助下，华中科技大学庞元杰教授、金健副教授搭建了一套高压强电催化二氧化碳/一氧化碳还原装置，结合制备的新型稀释银铜合金催化剂，可在高压强反应条件下将一氧化碳高效还原为乙酸。反应最高选择性（法拉第效率）达91%，能量转化效率达34%，系统稳定可达820小时（产物保持率为80%），这些指标都超越了现有纪录。该研究成果以“限制二碳吸附基团构象完成一氧化碳向乙酸盐电还原（Constrained C2 adsorbate orientation enables CO-to-acetate electroreduction）”为题，在《自然》（Nature）上发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05918-8。
从资源、能源发展战略的角度来看，利用低品阶的可再生电能，通过二氧化碳催化电解手段，将二氧化碳转化为高附加值的碳基燃料或化学品，对于保护环境和推动社会与经济可持续发展具有战略意义。在二氧化碳电催化还原反应中，铜基催化剂是已知唯一拥有良好多碳产物合成效率的催化剂，可以催化生成十几种多碳产物，但也面临着产物选择性都不高的困境，为后续的产物分离带来巨大的成本。
为了解决电催化产物分散的难题，研究团队首先从产物生成机理出发，分析乙酸生成的关键中间产物，即只有一个碳原子与铜成键“站立”在铜表面上的CCO基团，这就需要催化剂中的铜以原子级分散在基底中，但过小的铜位点需要更高的反应物分子覆盖度来完成碳-碳偶联。基于此，研究团队设计了高压强三相界面反应装置，解决了催化剂表面反应物分子覆盖度的需求，主要通过对其内部流道进行优化设计，极大地减少了气液流动过程中的阻力，从而保障了高气压条件下气-液两相平衡进而稳定工作。同时，高压强的条件加快了反应界面处的物质输运速率，降低了反应过程中的能垒，达到了提升乙酸产物选择性与系统能量转换效率的目的。在本工作中，乙酸的选择性最高达到91%，并且在宽电位窗口下乙酸选择性仍能保持在80%以上。此外高压强膜电极反应池能够将80%以上的选择性保持820小时以上，系统能量转化效率高达34%。经济技术可行性分析表明，两步法二氧化碳电解技术在乙酸的电合成过程中具有较低的成本，保证了该技术在未来的应用前景。
综上，本工作实现了一种可持续的工艺，能够利用低品阶清洁电能将二氧化碳经一氧化碳两步转化为乙酸，实现了乙酸的零碳绿色生产，并在此过程中达到了高选择性和高能量转化效率。重要的是，本工作证实了二氧化碳电解技术在分布式清洁能源存储方面的应用潜力，及使用二氧化碳电催化转化技术进行碳基化学品绿色合成的可行性。
鏂囩珷鏉ユ簮国家自然科学基金委员会锛屽垎浜彧涓哄鏈氦娴侊紝濡傛秹鍙婁镜鏉冮棶棰樿鑱旂郴鎴戜滑锛屾垜浠皢鍙婃椂淇敼鎴栧垹闄ゃ
-
2025骞9鏈堜紭璐ㄥ鏈細璁帹鑽 577
-
2025骞存櫤鑳藉厜瀛愬涓庡簲鐢ㄦ妧鏈浗闄呭 436
-
2025骞寸鍗佷簩灞婅兘婧愪笌鐜鐮旂┒鍥介檯 660
-
2025骞存満姊板伐绋嬶紝鏂拌兘婧愪笌鐢垫皵鎶鏈 784
-
2025骞磋绠楁満绉戝銆佸浘鍍忓垎鏋愪笌淇″彿 880
-
2025骞存潗鏂欏寲瀛︿笌鐕冩枡鐢垫睜鎶鏈浗闄 732
-
鍥藉鎶鏈浆绉讳汉鎵嶅煿鍏诲熀鍦皘鍏充簬涓惧姙2 09-02
-
2025骞存潗鏂欏寲瀛︺佸嚌鑱氭佺墿鐞嗕笌鐢电 09-01
-
2025骞磋兘婧愮粡娴庛佸彲鎸佺画鍐滀笟涓庣幆澧 09-01
-
2025骞存暟瀛楀仴搴枫佸尰瀛﹀奖鍍忎笌绁炵粡缃 09-01
-
2025骞村厜鐢垫潗鏂欍佸崐瀵间綋涓庣數瀛愬櫒浠 09-01
-
2025骞村煄甯傜敓鎬併佸尯鍩熺粡娴庝笌绌洪棿瑙 09-01
-
2025骞翠汉鏂囧湴鐞嗕笌鍙寔缁梾娓稿彂灞曞浗 09-01
-
2025骞村湴鐞冪墿鐞嗗銆佸崼鏄熷鑸笌閬ユ劅 09-01
-
2025骞存櫤鑳芥満鍣ㄤ汉銆佽嚜鍔ㄥ寲涓庣墿鑱旂綉 09-01
2025骞寸涓冨眾鍏堣繘璁＄畻鏈鸿瑙夛紝鍥惧儚涓庤櫄鎷熷寲.
2025骞寸涓冨眾鍏堣繘璁＄畻鏈虹瀛︼紝淇℃伅鎶鏈笌閫.
2025骞村煄甯傜幆澧冩薄鏌撶洃娴嬩笌淇鍥介檯瀛︽湳浼氳.
绗竷灞婂湴鐞冪瀛︿笌閬ユ劅娴嬬粯鍥介檯瀛︽湳浼氳锛圙RS.
绗洓灞婁紶鎰熷櫒鎶鏈笌鎺у埗鍥介檯鐮旇浼氾紙ISSTC.
绗洓灞婁簯璁＄畻銆佸ぇ鏁版嵁搴旂敤涓庤蒋浠跺伐绋嬪浗闄呭鏈細.
2025骞寸浜斿眾浜哄伐鏅鸿兘锛岃嚜鍔ㄥ寲涓庣畻娉曞浗闄呬細.
绗叚灞婅绠楁満閫氫俊涓庣綉缁滃畨鍏ㄥ浗闄呭鏈細璁紙CC.
2025骞磋绠楁満鎶鏈佹暟瀛楀獟浣撲笌浼犳挱鍥介檯瀛︽湳.
绗簲灞婃棤绾块氫俊銆佺綉缁滀笌鐗╄仈缃戝浗闄呭鏈細璁 (.
绗竷灞婁俊鎭笌璁＄畻鏈哄墠娌挎妧鏈浗闄呭鏈細璁(IC.
绗叓灞婄數鍔涚數瀛愪笌鎺у埗宸ョ▼鍥介檯瀛︽湳浼氳 (IC.
2025骞寸鍥涘眾閫氫俊锛屼俊鎭郴缁熶笌鏁版嵁绉戝鍥介檯.
2025骞存暟鎹瀛︿笌鏅鸿兘绯荤粺鍥介檯浼氳(DSI.
绗崄涓灞婃満姊板埗閫犳妧鏈笌宸ョ▼鏉愭枡鍥介檯瀛︽湳浼氳锛.
2025骞寸浜屽眾IEEE浜氭床鍏堣繘鐢垫皵涓庣數鍔涘伐.
-
2025骞翠袱闄㈤櫌澹閫夋湁鏁堝欓変汉116
-
2025鏈鏂癑CR鍒嗗尯鍙婂奖鍝嶅洜瀛2461
-
濂藉鏈:绉戠爺缃戝潃瀵艰埅|瀛︽湳澶存潯鍒641
-
2025骞村浗闄呮湡鍒婇璀﹀悕鍗曞彂甯!770
-
2025骞翠腑绉戦櫌鏈熷垔鍒嗗尯琛ㄩ噸纾呭彂4295
-
涓浗绉戝崗銆婇噸瑕佸鏈細璁洰褰曪紙202964
-
鍚夋灄澶у鏍￠暱寮犲笇锛氬鏈細璁腑鐨勬彁1619
-
2025骞村浗鑷劧姝ｅ紡鏀炬锛08-27
-
SCI璁烘枃涓殑鏁版嵁寮曠敤锛屽浣曢伩鍏08-15
-
EI鏍稿績鏈熷垔鍜屾櫘閫氭湡鍒婃湁浠涔堟湰璐08-15
-
鍥藉唴鏈熷垔EI涓庢牳蹇冩湁浠涔堝尯鍒紵涓08-15
-
鎬庝箞鏌ユ壘鍓嶅嚑骞寸殑EI鏈熷垔婧愶紵绉戠爺08-15
-
濡備綍鍑嗙‘楠岃瘉璁烘枃鏄惁琚玈CI鏀跺綍08-15
-
鏈烘绫籈I鏈熷垔鎶曠ǹ鍏ㄦ敾鐣ワ細浠庡疄楠08-15
-
SCI璁烘枃DOI鍙锋煡鎵惧叏鏀荤暐锛氬08-15
-
hksme 21087
-
VFEAVW 7960
-
上海信息公司 2077
-
东部战区总院 1958
-
中国医药化工网 23689
-
武汉千学信息咨询有限公司 2071
-
合肥工业大学 18419
-
武汉科之梦会务服务有限责任公司 8079
-
广东省广州市先烈中路 20966
-
北京艾尚国际展览有限公司 7953
-
北京国宏经纬文化发展有限公司 18213
-
南京雅苏达教育咨询有限公司 21118
-
QSD 23149
-
厦门大学 18501
-
厦门薪源会展服务有限公司 17924
-
北京市比美特杂志 17911
-
阿东数码电脑电器行 18007
-
中南大学数学学院 21568
-
中育心理 2036
-
洛阳有色金属加工设计研究院 24167
