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MaterialsViews China报道我校青年教师的研究成果
发布时间:2020-01-13        浏览次数:30        返回列表

  近期,Wiley出版的国际著名期刊《Small》(JCR一区Top期刊,影响因子10.856)发表了我校题为“Hybridization of Defective Tin Disulfde Nanosheets and Silver Nanowires Enables Effcient Electrochemical Reduction of CO2 into Formate and Syngas” (doi:10.1002/smll.201904882)的研究论文。

  该工作最近也被Wiley旗下的MaterialsViewsChina网站选为亮点论文进行了报道西南科技大学国防科技学院何嵘教授和四川省军民融合研究院竹文坤教授为论文的共同通讯作者,西南科技大学为论文第一完成单位。

  目前,化石能源的大量使用加剧了能源短缺危机,利用风能、水利能、太阳能等新能源整合成的断断续续的电能,实现由二氧化碳(CO2)还原制备碳基燃料,是解决能源问题的潜在途径。然而,一方面,CO2电还原中催化剂导电性影响着催化活性,而导电性差的催化剂会造成由电阻导致的大量能量损失。另一方面,CO2电还原首先需要实现CO2的活化,而CO2活化过程往往能垒很高,进而造成CO2电还原的低效率问题。

  高性能Ag-SnS2催化剂及其催化CO2电还原制备甲酸和合成气的性质

  面对这两个问题,何嵘教授和竹文坤教授选取SnS2作为催化剂,一方面与高导电性的Ag纳米线杂化,提高材料导电性;另一方面将SnS2制备成具有丰富缺陷的纳米片形式,增强CO2活化能力。实验结果表明,由于Ag纳米线的费米能级与含丰富缺陷的SnS2纳米片接近,Ag-SnS2杂化材料中肖特基势垒可以忽略不计,Ag纳米线上丰富的自由电子可参与SnS2纳米片的电输运过程。因此,Ag-SnS2杂化材料中的载流子浓度是原来SnS2纳米片的5.5倍,大大提高了材料导电性。此外,Ag-SnS2杂化材料的丰富缺陷(包括位错、层错以及表面原子的迁移等)也提高了材料对CO2活化的能力。由于这两方面的优势,Ag-SnS2杂化材料在相对于标准氢-1.0 V的电位下,展现了38.8 mA cm-2 的高电流密度。在还原产物中,既有23.3 mA cm-2的液体燃料甲酸,也有15.5 mA cm-2 的气体燃料合成气(合成气配方比例为1:1,可用于加氢甲酰化等化工过程)。同时,在10个小时的恒电压电解中,Ag-SnS2杂化材料在催化剂活性和选择性上均没有太大改变,证明了该复合催化剂潜在的长时间使用价值。

  上述研究成果得到国家自然科学基金、四川省科技厅、西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室PI团队、西南科技大学龙山学术人才科研支持计划等项目的资助。

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