中國(guó)科大二氧化碳電還原產(chǎn)合成 氣催化劑研究取得進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授曾杰課題組利用組分可調(diào)的硫硒化鎘合金納米棒作為催化劑，高效電還原二氧化碳為合成氣。這種硫硒化鎘合金納米棒的催化劑，在二氧化碳電還原反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性，并且能夠在很寬的范圍內(nèi)調(diào)控合成氣的組成比例。

合成氣，即一氧化碳和氫氣的混合氣，是石油化工中重要的合成原料。不同的化工過(guò)程中，所需要的合成氣的最優(yōu)組成比例相應(yīng)不同。傳統(tǒng)制備合成氣的方法包括煤的氣化和天然氣的重整，均需消耗不可再生能源。利用二氧化碳和水作為原料，在水溶液中電還原二氧化碳，是可持續(xù)地制備合成氣的理想方法，但當(dāng)前電還原二氧化碳的催化劑很難在保證高電流密度的同時(shí)，在寬范圍內(nèi)調(diào)控合成氣的組成比例。

據(jù)此，研究人員利用液相合成技術(shù)，設(shè)計(jì)并合成出組分可調(diào)的硫硒化鎘合金納米棒催化劑。研究人員發(fā)現(xiàn)，該催化劑中的硒含量越高，反應(yīng)中氫的中間體越多，合成氣產(chǎn)物中氫氣組分的比例也越高。研究表明，在過(guò)電位-1.2V時(shí)，產(chǎn)物合成氣中的一氧化碳和氫氣之比可以在4:1和1:4之間自由調(diào)整。同時(shí)，無(wú)論是何種組成比例的合成氣，其電流密度均超過(guò)25mA/cm-2。在連續(xù)使用該催化劑10個(gè)小時(shí)的穩(wěn)定性測(cè)試中，電流密度基本保持穩(wěn)定，產(chǎn)物合成氣的組成比例也基本沒(méi)有變化。

相關(guān)研究成果發(fā)表在在《先進(jìn)材料》上，博士研究生何嶸、碩士研究生張安為共同第一作者。該研究得到了中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部等的資助。