NETL的研究人員專注于開發(fā)二氧化碳(CO2)轉(zhuǎn)化技術(shù)，他們最近證明，附著催化劑的材料(稱為支撐物)可以對(duì)催化劑的性能產(chǎn)生巨大影響。
這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)提高能源效率，提高催化劑性能，減少這些系統(tǒng)所需的昂貴金屬催化劑材料的數(shù)量，這對(duì)實(shí)現(xiàn)國家的脫碳目標(biāo)至關(guān)重要。
該團(tuán)隊(duì)利用NETL獨(dú)特的表面科學(xué)設(shè)備和計(jì)算建模能力，仔細(xì)地培養(yǎng)、分析和量化小銀顆粒與碳催化劑載體之間的相互作用。這項(xiàng)研究的結(jié)果已經(jīng)作為一篇免費(fèi)的、開放獲取的文章發(fā)表在高影響力的期刊ACS Catalysis上。
NETL的主要作者鄧興義說:“通過調(diào)整催化劑-載體的相互作用，我們能夠‘關(guān)閉’競爭性反應(yīng)，并將二氧化碳轉(zhuǎn)化選擇性提高到近100%?！薄斑@些催化劑載體以前被認(rèn)為是惰性的，對(duì)性能幾乎沒有影響。這項(xiàng)研究為創(chuàng)造活性和選擇性納米催化劑開辟了一條新的途徑?！?/span>
當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)這一發(fā)現(xiàn)時(shí)，NETL的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)正在研究如何克服由于基于金、銅和銀(鑄造金屬)的催化劑粒度減小而導(dǎo)致選擇性下降的問題。
合著者多米尼克·阿方索和道格拉斯·考夫曼說:“通常，在設(shè)計(jì)納米催化劑時(shí)，我們可以減小粒徑，以獲得更高的表面積，從而最大限度地提高催化劑的利用率?！薄叭欢褂没阼T造金屬的催化劑進(jìn)行電化學(xué)二氧化碳還原的情況并非如此。在這種情況下，非常小的顆粒往往在直徑小于3納米的情況下失去產(chǎn)物選擇性。因此，我們開始研究碳催化劑載體，看看它們是否能增強(qiáng)電催化反應(yīng)，從而打破依賴于尺寸的選擇性趨勢?！?/span>
由于碳通常用作催化劑載體，因此在碳基載體和金屬/氧化物納米結(jié)構(gòu)之間建立電子金屬載體相互作用(EMSIs)以增強(qiáng)相互作用已經(jīng)引起了相當(dāng)大的興趣。
在這項(xiàng)研究中，NETL團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，通過在碳支架上制造缺陷，暴露更多的表面積，支架和小直徑(小于2納米)銀顆粒之間的金屬-碳相互作用提高了催化活性。該團(tuán)隊(duì)通過在常用的炭黑(CB)載體的缺陷處生長小的銀納米顆粒進(jìn)一步證明了emsi的重要性。cb負(fù)載的銀納米顆粒也表現(xiàn)出emsi，并在6小時(shí)的電解過程中表現(xiàn)出高選擇性。
鄧說:“了解emsi對(duì)于在碳基載體上設(shè)計(jì)高活性和選擇性銀納米催化劑的重要性，我們相信這一見解可以作為研究emsi如何影響用于碳轉(zhuǎn)化的其他催化劑(如錫，鉍和銅)的理由?！?/span>
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