德国HZB团队:10纳米银粒子稀疏催化层让CO₂电解制CO效率最大化
柏林亥姆霍兹中心(HZB)Prashanth Menezes团队在《先进功能材料》发表研究:CO₂电解还原制CO的最优催化剂为直径约10纳米、疏松分布的银纳米颗粒层(银碳质量比2:8)。团队还通过阳极耦合甲醛氧化反应,实现一台装置同时产甲酸、氢气与CO,提升经济性,服务南非GreenQUEST绿色烹饪燃料项目。
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柏林亥姆霍兹中心(HZB)Prashanth Menezes团队在《先进功能材料》发表研究:CO₂电解还原制CO的最优催化剂为直径约10纳米、疏松分布的银纳米颗粒层(银碳质量比2:8)。团队还通过阳极耦合甲醛氧化反应,实现一台装置同时产甲酸、氢气与CO,提升经济性,服务南非GreenQUEST绿色烹饪燃料项目。
ChemRxiv 9月25日预印本提出仿生界面工程策略:用环状多羟基糖分子肌醇修饰无氧化层贵金属表面,通过调控界面水的刚性增强碱性氢析出反应(HER)效能,为电解水制氢催化剂的界面工程设计提供新方案。
9月22日提交至arXiv的论文通过对比两种第一性原理分子动力学偏置方案,证明带电Pt(111)电极表面第一层水的平均结构由表面电荷控制,而电解质离子及其溶剂化壳层的影响只有在氢键网络拓扑与振动指纹等局部描述符中才显现。该结论对电催化模型搭建与原位光谱解读均有方法论意义。
耶鲁大学Lea Winter团队在《自然·催化》发表研究,通过等离子体活化与电催化耦合的“三相界面”设计,将CO₂转化为甲醇、丁烷等三碳四碳产品,实现已报道最高水平的高值醇类生成速率,系统在常温常压下运行并可直接消纳间歇性可再生电力。
9月15日更新的ChemRxiv研究显示,弱配位的四乙基铵阳离子在酸性条件下同样能抑制析氢副反应,在银、铜电极上保持CO2还原选择性并生成C2+产物,证明碱金属阳离子并非C-C偶联的前提;论文同时警示毫摩尔级三乙基铵盐杂质会显著促进析氢。
9月7日《自然·化学》发表研究,提出一种双面(Janus)钯膜电极,将产氢与CO2还原在空间上分离,把渗透的氢原子转化为氢性可调的Pd-H物种,实现从水到CO2的定向氢化物流,在温和阴极极化下高效高选择性制甲酸。同位素标记证实氢化物转移为主导路径,该电极在水系与全非质子电解液中均可稳定运行,为质子介导电催化之外的异相氢化物化学提供了通用路径。
日本东北大学联合北海道大学与初创企业AZUL Energy开发出以廉价铜酞菁为催化剂的气体扩散电极,实现二氧化碳电化学一步还原制甲烷,最大电流密度575毫安/平方厘米、甲烷法拉第效率79.5%,150毫安/平方厘米下选择性保持60%以上约80小时,成果发表于《Small》,为碳捕集利用提供了低成本、易放大的新路线。
ChemRxiv预印本(9月4日):Kuznetsov、Müller等利用18O同位素标记研究氧化物电催化剂上的氧析出反应(OER),发现O-O键形成经由分子内氧耦合路径,证实晶格氧参与,为绿氢电解槽催化剂设计提供机理依据。
IIT甘地纳加尔研究者在npj Computational Materials发表计算筛选研究,将MBene二维材料与高熵合金理念结合,18种候选组分中3种五金属高熵MBene可在极低能耗下将CO2还原为一氧化碳,且无需额外电势驱动。CO是连接碳捕集与燃料、工业化学品合成的关键中间体。
8月21日消息,MIT研究人员开发出预测电化学合成氨催化剂性能的新方法,通过密度泛函理论计算识别决定过渡金属氮化物催化活性的关键物理性质,替代逐一试错的合金组合筛选,为低排放电解制氨路线追赶哈伯-博施工艺提供加速工具。
Hao Li团队8月14日提交arXiv的论文对41种金属-氮-碳单原子催化剂进行pH-电场耦合微动力学建模,发现丙烯环氧化选择性不能仅由氧吸附能描述,而由氧吸附、零电荷电位与外加电位共同决定。 sequentially筛选锁定CoPc-NH2-CNT为最优催化剂,在水相常温条件下实现70-80%的环氧丙烷法拉第效率,创直接电化学环氧化纪录。
香港科技大学(HKUST)研究人员发现一种新型无氧化剂电催化机制,可将废水中的有机污染物转化为可回收聚合物,有望使污染物识别效率显著提升,经济可行性相比现有方法提高一倍。
伊利诺伊大学研究人员利用原位拉曼光谱首次追踪到工业级铂纳米颗粒催化剂表面在氧还原反应中产生的长效、滞后含氧吸附物,揭示了纳米催化剂表面物种的演化机制,对燃料电池耐久性研究有重要意义。
巴西研究人员通过密度泛函理论计算系统研究了13种金属插层双苯撑双层膜的ORR/OER催化性能,发现含Ru、Os、Pt的系统展现出与商用催化剂竞争的过电位,为无铂族金属电催化剂设计提供新方向。
波士顿可持续航空燃料(SAF)初创企业Lydian Labs完成4300万美元A轮融资,由Breakthrough Energy Ventures领投,资金来自Oneworld航空联盟15家成员航司。公司采用电催化CO2制CO+费托合成双反应器路线,以专有反应器设计省去能耗密集的合成气压缩和气体分离步骤。
研究人员基于第一性原理密度泛函理论计算发现,二维CrSi2N4单层材料在+5%双轴拉伸应变下,析氢反应氢吸附自由能从1.05 eV降至0.46 eV,同时该材料还展现出优异的热电性能(3.5 mW/mK2功率因子)和光电特性。