日前 ， 中国科学技术大学曾杰教授与电子科技大学夏川教授、中国科学院大连化学物理研究所肖建平研究员合作 ， 基于固态电解质开发了一种新型电解反应器 。 他们利用可持续的清洁电能 ， 配合所研发的铜基单原子催化剂 ， 将温室气体二氧化碳高效转化为高价值、高纯度的液体燃料甲酸 ， 无需进一步产物分离 。 该成果12月14日在国际顶级学术期刊《自然·纳米技术》杂志上发表 。
人类活动排放的二氧化碳等温室气体 ， 带来全球变暖等一系列环境和生态问题 。 面对日益严峻的气候变化问题 ， 我国提出了“碳达峰”与“碳中和”的重大战略目标 ， 在国内国际社会引发关注 。
利用风力、水力、太阳能等可持续能源的“绿电” ， 将温室气体二氧化碳电解转化为高价值的化学品 ， 是二氧化碳利用的新兴技术 ， 有望成为减少碳排放的重要手段 。 然而 ， 这一过程得到的产物驳杂 ， 既包括经济价值高的甲酸 ， 还会得到一氧化碳、乙烯、乙醇等众多副产物 ， 并且将液体产物从电解质溶液中提取和纯化将占用巨额生产成本 。 如何提高催化剂的选择性、降低产物分离成本 ， 是实现二氧化碳电解产业化亟待解决的技术难题 。
曾杰教授联合团队研发了一种低成本、高活性的铜基单原子催化剂 ， 实现了二氧化碳到甲酸的单一转化 。 令人兴奋的是 ， 他们基于固态电解质还开发了一种新型电解装置 ， 配合所研制的催化剂 ， 以二氧化碳和水做为原料 ， 可以直接连续制备得到无需分离的纯甲酸液体燃料 。 利用这一新技术 ， 研究人员在实验室实现了浓度为0.1摩尔每升的纯甲酸水溶液的公升级制备 。
【温室|二氧化碳“变身”纯甲酸液体燃料】审稿人认为 ， 这一研究集原理创新突破、机理深度发掘、催化性能卓越于一体 ， 是一项杰出的工作 。 这一成果有望大幅降低二氧化碳电解工艺中的产物分离成本 ， 推动绿电驱动二氧化碳转化的产业化进程 ， 对实现“碳中和”与“碳达峰”的战略目标具有重大意义 。
编辑:鲍玉婵
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