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講準字195號:電場增強二氧化碳還原反應研究

發布時間:2019-06-28|瀏覽次數:

講座報告主題:電場增強二氧化碳還原反應研究
專家姓名:劉敏
日期:2019-07-01 時間:10:00
地點:能源研究院1517報告廳
主辦單位:能源研究院  

主講簡介:劉敏博士,中南大學教授,博士生導師,湖南省“青年百人計劃”,湖南省科技創新平臺與人才計劃,超微結構與超快過程湖南省重點實驗室、粉末冶金國家重點實驗室成員。湖南師范大學理學學士、碩士,中科院電工所工學博士。2010-2015年日本東京大學特任研究員、主任研究員,2015-2017年加拿大多倫多大學博士后,于2017年8月加入中南大學。近年來在能源環境催化材料及器件領域取得了多項創新成果,在Nature, Science, Nature Photonics, Nature Chemistry, Nature Communications, Science Advances, Journal of the American Chemical Society, Advanced Materilals, Angewandte Chemie International Edition, Nano Letters, ACS Nano等國際權威學術期刊上發表論文60余篇,論文他引>2500次,H-因子為27,相關研究成果多次被Science Daily, Science News, Phys.org, 福布斯等新聞媒體報道。擔任10余個國際主要學術期刊審稿人。申請中國、加拿大日本發明專利20余項,其中13項已經授權。博士畢業論文被評為2011年中科院優秀博士論文。研究專長:能源環境催化材料及器件。 

主講內容:CO2的電化學還原為可再生能源的儲存和碳基化學原料的可持續合成提供了一條極具前途的途徑。CO2還原反應的低活性和選擇性是該過程中的一個關鍵挑戰,實現低過電位還原CO2,高電流密度下較長時期內生成所需產品,和選擇性反應且無有害副產物生成是追求的理想目標。然而,目前CO2還原反應仍然受到CO2在水性電解質中溶解度低的限制,導致相比于CO2還原反應其質子更加有利于還原成H2,從而削弱反應的選擇性。劉敏教授等人發展的場誘導反應物濃度技術可以增強CO2還原反應過程。通過形成納米針陣列電極,在施加低外加過電位的情況下就能產生高局域電場。高電場富集電解質陽離子,同時陽離子帶動局域高濃度CO2形成活性CO2還原表面。模擬結果顯示,相比于準平面區域,納米針尖可以獲得提高10倍以上的電場。在CO2還原為CO的過程中,利用自下而上的方法合成的金納米針電極,在?0.35V的低電位情況下,可以獲得創紀錄的低起始電位和創紀錄的高幾何電流密度,同時具有幾乎定量的法拉第效率(>95%)。這個電流密度超越之前報道的最好的金納米棒,金納米顆粒和氧化衍生的貴金屬催化劑一個數量級。納米針電極可以在無機水性電解質中穩定連續反應超過8個小時。場誘導反應物濃度的概念也被用來構造其它金屬納米針和金屬或金屬硫化物包覆的金納米針。這些電極也極大增強了CO2轉換成烴的效率,證明了場誘導反應物濃度概念的廣泛適用性。


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