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新华网合肥4月12日电(记者吴昌峰)记者12日从中国科技大学获悉,高健教授的课题组和余书红院士的课题组设计了一系列具有“富集”效应的纳米催化剂,成功实现了二氧化碳对目标产品的高选择性转化。研究结果发表在《德国应用化学杂志》和《美国化学学会杂志》上。二氧化碳转化技术不仅可以降低大气中二氧化碳的浓度,而且可以获得许多高附加值的碳基燃料。电催化二氧化碳还原技术具有可在常温常压下进行,可实现人工闭式碳循环的优点。

为可再生能源的利用和化学燃料的合成提供了一种有前途的方法。通过对高效催化剂的合理设计和可控合成,结合对催化机理的认识,实现二氧化碳电还原技术的工业化应用成为研究的重点和难点。研究人员提出纳米针尖的“近邻效应”促进了二氧化碳的电还原过程。通过对智能微波反应器的高通量筛选,制备了CDs纳米针尖阵列结构。结果表明,随着针叶间距的减小,钾离子的富集程度增加。流动池实验表明,这种多纳米针尖CDs催化剂由于“近邻富集效应”,其性能明显优于其它过渡金属硫化物电催化剂。

研究结果发表在《德国应用化学杂志》的网上,并被选为“第一例”论文。在利用纳米多针尖的“邻近效应”富集目标离子的基础上,研究人员进一步提出利用纳米空腔的“限制效应”富集反应中间体,实现二氧化碳向多碳燃料的高效转化。研究结果发表在《美国化学学会杂志》上。以上研究结果表明,催化剂纳米结构的设计对二氧化碳电还原催化性能有重要影响。纳米级的“富集效应”可以有效地增强对关键中间体的吸附,从而促进反应的高效运行。

这一新的设计理念为今后相关电催化剂的设计和高附加值碳基燃料的合成提供了新的思路。[编辑:白嘉义]。。