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記者4月15日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，近日，該校高敏銳教授課題組和俞書宏院士團隊設(shè)計了系列具有“富集”效應(yīng)的納米催化劑，結(jié)合流動電解池的合理設(shè)計，成功實現(xiàn)了二氧化碳到目標(biāo)產(chǎn)物的高選擇性轉(zhuǎn)化。相關(guān)成果在線發(fā)表在近期《德國應(yīng)用化學(xué)》和《美國化學(xué)會志》雜志上，并被《德國應(yīng)用化學(xué)》選為“卷首插畫”論文。
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和化石燃料的大量使用，大氣中的二氧化碳濃度逐年升高。二氧化碳轉(zhuǎn)化技術(shù)不僅能夠降低大氣中的二氧化碳濃度，同時還可以得到諸多高附加值的碳基燃料。在目前現(xiàn)有的各種二氧化碳轉(zhuǎn)化技術(shù)中，電催化二氧化碳還原技術(shù)具有可在常溫常壓下進行、能夠?qū)崿F(xiàn)人為閉合碳循環(huán)等優(yōu)點，為當(dāng)前可再生能源的利用和化學(xué)燃料合成提供了一種具有應(yīng)用前景的方法。當(dāng)前，如何通過更高效催化劑的理性設(shè)計與可控合成，并結(jié)合催化機制理解，來實現(xiàn)二氧化碳電還原技術(shù)走向工業(yè)化應(yīng)用，成為科研的重點與難點。
研究人員使用簡單的微波熱合成，通過反應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)，成功制備了三種具有不同尖端曲率半徑的硫化鎘納米結(jié)構(gòu)。模擬表明，這種材料尖端曲率半徑減小會引起尖端附近的電場強度增大，從而增強鉀離子在電極附近的富集。測試表明，這種多納米針尖硫化鎘催化劑性能大大優(yōu)于其它過渡金屬硫?qū)倩镫姶呋瘎�。研究團隊還進一步提出利用納米空腔的“限域效應(yīng)”來富集反應(yīng)中間體，實現(xiàn)二氧化碳到多碳燃料的高效率轉(zhuǎn)化。以上研究成果為今后相關(guān)電催化劑的設(shè)計和高附加值碳基燃料的合成提供了新思路。（記者陳婉婉）
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