磷掺杂提升三氧化钨导带用于高效二氧化碳还原

光电催化还原二氧化碳是一种环境友好的高效方法,可将过量排放的CO2转化为燃料与化学品,减少温室效应并存储太阳能为化学能.本研究设计制备了新型磷掺杂的WO3催化剂,并将其用于CO2和水转化为碳基化学品.通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、顺磁共振(...     

金属硫化物电催化剂在二氧化碳电化学还原中的研究进展

高效CO_2电催化还原生产低碳燃料和有价值的化学品,正成为一个热门的研究课题,其中发展高效电催化剂是关键技术之一。尽管催化材料的研究开发以及作用机理探究等已有越来越多的报道,但在活性、稳定性、选择性以及生产成本等方面,合成的催化剂还远不能满足实际要求,需要持续寻求更新颖的材料与合成技术。近年来,在众多被探索的电催化剂中,金属硫化物表现出优异的电催化性能和应用前景。文章围绕新型金属硫化物催化剂研究的现状进行全面回顾总结,并对未来的研究方向提出展望。     

电催化二氧化碳还原合成二碳产物

电催化二氧化碳(CO₂)还原有望实现温室气体的回收,还能合成一系列有经济价值的产物,实现碳循环.从已报道的法拉第效率和电流密度方面考虑,最具经济前景的产物包括一碳产物(一氧化碳和甲酸)以及二碳产物(乙烯和乙醇)等.不同于一碳产物,二碳产物的生成涉及碳-碳偶联步骤,其机理更为复杂,因此对催化剂的设计提出了更高的要求.本文综述了近年来电催化CO₂还原合成二碳产物的主要进展,简要介绍了电催化CO₂还原的基本原理,阐释了目前最为广泛接受的3种碳-碳偶联反应机理,并按催化剂体系分类讨论了如何通过催化剂设计提高二碳产物的选择性.在催化剂设计方面,主要围绕Cu基催化剂展开讨论,强调了其暴露晶面、尺寸、形貌、担载密度、表面原子氧化态,与其他金属合金化和复合对产物选择性的影响.经过设计优化的催化剂可以有效提高CO中间体的局域浓度,或降低碳-碳偶联反应的活化能垒,从而促进二碳、多碳产物的生成.     

二氧化碳电化学还原概述

在过去的几十年里,二氧化碳(CO_2)电化学还原技术的迅猛发展越来越引起国际国内的广泛关注。此技术可以利用太阳能、风能、潮汐能等可再生能源及核电/水电的弃电,将温室气体CO_2还原为低碳燃料和有经济价值的化学品。这一技术可以促进废弃物(气体)利用以实现能源储存与转换,变废为宝,被认为是一种绿色环保、有发展潜力的CO_2处置方法。使用的催化剂和电解质不同,CO_2电化学还原过程给出的产物也不尽相同。本文概述了CO_2电化学还原的原理以及催化剂、电解质和反应器的发展现状。     

基于过渡金属大环分子的电化学二氧化碳还原研究进展

利用电化学方法还原二氧化碳(CO₂RR)制备高附加值化学品是实现碳中和的重要途径.开发具有低成本、高性能的电催化剂是该技术发展的核心关键.在众多CO₂还原候选材料中,过渡金属卟啉、酞菁等大环分子化合物因具有结构明确和功能可调等特点,在实现高效CO₂RR催化性能和探究结构-性能内在关系等方面表现出良好的发展潜力.基于此,本文总结了过渡金属大环分子催化剂电化学CO₂还原制备碳一(C₁)产物的最新研究进展.首先,重点讨论了不同改性策略及电解池设计对于生成一氧化碳的选择性、稳定性、单位催化活性以及电流密度等性能的影响.随后,探讨了分子催化剂在生成甲醇和甲烷等多电子还原产物的催化潜力.最后,聚焦该材料体系在实际应用中面临的关键挑战,对该领域未来的研究发展方向进行了讨论与展望.     

钒酸铋光电催化分解水的研究进展

光电化学(photoelectrochemical, PEC)催化分解水制氢被认为是生态友好、规模化和可持续性地转化与储存太阳能的理想途径之一,但光阳极较低的工作效率限制了PEC分解水的发展.近年来,钒酸铋光阳极因具有较高的理论光电流密度受到科学界的广泛关注.大量的工作聚焦在如何将钒酸铋光阳极所具有的理论潜力尽可能地发挥并应用至PEC分解水制氢.本文通过回顾和分析钒酸铋光阳极的吸光效率、光生载流子分离效率与表面催化产氧效率3个方面的研究进展,对高性能钒酸铋光阳极的设计思路与合成方法进行评述、总结与展望,为进一步挖掘钒酸铋光电极的潜力与开发下一代光电极提供参考和思路.     

太阳能驱动二氧化碳转化

利用太阳能驱动二氧化碳（CO₂）转化有利于节能减排、缓解温室效应和解决能源短缺问题,为构建可持续发展的社会提供了光明的前景,但目前仍存在二氧化碳转化率较低、产物选择性较差等问题。文章综述了当前研究较为热门的光催 化转化、光热转化、光电协同转化和生物技术转化的反应原理、基本步骤以及催化剂类型,重点介绍了在提高二氧化碳转 化效率和反应选择性方面进行的催化剂改良、生物转化途径改进,最后对未来太阳能驱动二氧化碳转化技术进行了展望。     

CdS修饰TiO_2纳米管阵列制备及其光电催化产氢性能

为了实现利用可见光高效产氢,研究开发了具有可见光响应的CdS/TiO2纳米管阵列光催化剂.利用电化学阳极氧化法,在0.15mol/LNH4F和0.08mol/LH2C2O4的电解液中用钛片制备TiO2纳米管阵列,纳米管管径为80~100nm,管长约为550nm;在氨-硫脲体系中通过水浴化学池沉积将CdS纳米颗粒复合在TiO2纳米管上.以300W氙灯为光源,CdS/TiO2纳米管阵列(2×54mm×100mm)作为光阳极,外加1.0V槽电压,0.1mol/LNa2S和0.04mol/LNa2SO3为电子给体,光电产氢速率达到245.4μL/(h·cm2),表明CdS/TiO2纳米管阵列是一种有前景的光催化产氢材料.     

为二氧化碳排放算笔帐

工业革命之前,地球大气中二氧化碳的浓度约为280ppm(ppm表示每百万个空气分子中二氧化碳分子的数量),这个浓度让生活在地球上的生灵万物感到比较适宜。二氧化碳的分子结构能够保存地球表面的热量,否则地面热量都将逃逸到太空中去。适宜的二氧化碳浓度使那时的地球平均温度保持在14摄氏度左右,人类文明就在这个浓度设定的"恒温器"中孕育发展。     

Molecular electrocatalysts convert carbon dioxide to methanol

正An internationally collaborative research team between Prof.Liang YongYe(梁永晔)from the Southern University of ScienceTechnology and Prof.Wang HaiLiang(王海梁)from Yale University converted carbon emissions to methanol(CH3OH)efficiently by molecular electrocatalysts,which was published in Nature(2019,575(7784):639—642).     

Advances in artificial design of light-driven carbon dioxide reductase

正With the support by the National Key RD Program of China,the National Natural Science Foundation of China,and the Chinese Academy of Sciences,the research team led by Prof.Wang JiangYun(王江云)at the Institute of Biophysics,CAS,rationally designed a genetically encoded photosensitizer protein(PSP)that facilitates photocatalytic CO2reduction,which was published in Nature Chemistry (2018,     

Ultrathin two-dimensional hybrid materials for carbon dioxide electroreduction to liquid fuel

<正>With the support by the National Basic Research Program of China,the National Natural Science Foundation of China,the Chinese Academy of Sciences,the Program for New Century Excellent Talents in University,and the Fundamental Research Funds for the Central Universities,the research team led by Prof.Xie Yi(谢毅)and Prof.Sun Yongfu(孙永福)at Hefei National Laboratory for Physical Sciences at     

钛白粉的生产方法及主要改性技术

二氧化钛(TiO2)是目前最重要的无机颜料,能够广泛应用于涂料、塑料、造纸等行业,具有很高的应用价值,文章就此进行论述.     

Compressed glassy carbon:A novel form of carbon with previously unachievable property combinations

正Subject Code:E02With the support of the National Natural Science Foundation of China,a collaborative team led by Profs.Zhao Zhisheng(赵智胜)and Tian Yongjun(田永君)from the State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology,Yanshan University demonstrates a new form of carbon with previously     

Deep-ultraviolet emissive carbon nanodots

<正>With the support of the National Natural Science Foundation of China,the research team led by Prof. Shan Chong Xin (单崇新) at Zhengzhou University,demonstrated deep-ultraviolet emissive carbon nanodots (CNDs),which was published in Nano Letters (2019,19:5553—5561).Deep ultraviolet (DUV) light sources with wavelength shorter than 300 nm have found various applications in the field of water sterilization,disinfection,confidential communication,and so on. Currently the most frequently used     

Efficient orange emissive carbon nanodots

<正>With the support by the National Natural Science Foundation of China and the Chinese Academy of Sciences,the research team led by Prof.Qu Songnan(曲松楠)at the State Key Laboratory of Luminescence and Applications,Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sci-     

Highlyselective production of ethylene by electroreduction of carbon monoxide

正With the support by the National Natural Science Foundation of China and the Ministry of Science and Technology of China,the research team led by Prof.Deng DeHui(邓德会)from the State Key Laboratory of Catalysis,Dalian Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences,recently made important progress in highly selective electroreduction of CO to ethylene,which was published as a communication in Angew Chem Int Ed (2020,59:154)and was also highlighted as a Hot Paper by this journal.