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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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城市環(huán)境所在將CO₂光熱還原為CO和CH₄的研究中獲進(jìn)展

2020-11-05 城市環(huán)境研究所

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語音播報(bào)

　　化石燃料的過度消耗會造成不可再生資源的短缺，其燃燒產(chǎn)生的二氧化碳（CO₂）也會導(dǎo)致溫室效應(yīng)等環(huán)境問題。因此，利用可再生的太陽能將CO₂轉(zhuǎn)化為一氧化碳（CO）和甲烷（CH₄）等碳基燃料，可在解決環(huán)境問題的同時(shí)提出新的能源開發(fā)策略。

　　熱力學(xué)上，將CO₂光催化還原為CO和CH₄是一個(gè)吸熱反應(yīng)，需要提供較多的電子和質(zhì)子，打破C=O化學(xué)鍵以及形成C-H化學(xué)鍵。同時(shí)，蘊(yùn)含更高能量的CH₄是一種潛在太陽能燃料。然而，反應(yīng)的高活化能、太陽能的低利用率和光生電荷的快速復(fù)合，仍是造成催化劑催化性能較低和產(chǎn)物選擇性較差的重要原因。

　　中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所賈宏鵬研究團(tuán)隊(duì)通過簡易的沉積/沉淀法，制備以硫化鎘（CdS）為載體的高分散釕（Ru）單原子催化劑。通過催化劑調(diào)控Ru負(fù)載量，使其在全光譜照射下展示出較高的甲烷產(chǎn)物選擇性（97.6%）。Ru單原子的引入并未改變CdS的本質(zhì)結(jié)構(gòu)，但提高了催化劑對CO₂的吸附量，促進(jìn)光生電荷的分離效率，有利于CO₂轉(zhuǎn)化為CH₄。同時(shí)，該催化劑具有較好的光熱轉(zhuǎn)化性能，協(xié)同產(chǎn)生的光熱效應(yīng)可有效提高催化性能，且未改變產(chǎn)物選擇性。該研究為提高太陽光利用率以促進(jìn)催化活性提供新策略。

　　相關(guān)研究成果以Anchoring Single-Atom Ru on CdS with Enhanced CO₂ Capture and Charge Accumulation for High Selectivity of Photothermocatalytic CO₂ Reduction to Solar Fuels為題，發(fā)表在Solar RRL上。城市環(huán)境所博士生蔡松財(cái)為論文第一作者，研究員賈宏鵬為論文通訊作者。

　　論文鏈接

論文摘要圖

　　化石燃料的過度消耗會造成不可再生資源的短缺，其燃燒產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）也會導(dǎo)致溫室效應(yīng)等環(huán)境問題。因此，利用可再生的太陽能將CO2轉(zhuǎn)化為一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）等碳基燃料，可在解決環(huán)境問題的同時(shí)提出新的能源開發(fā)策略。
　　熱力學(xué)上，將CO2光催化還原為CO和CH4是一個(gè)吸熱反應(yīng)，需要提供較多的電子和質(zhì)子，打破C=O化學(xué)鍵以及形成C-H化學(xué)鍵。同時(shí)，蘊(yùn)含更高能量的CH4是一種潛在太陽能燃料。然而，反應(yīng)的高活化能、太陽能的低利用率和光生電荷的快速復(fù)合，仍是造成催化劑催化性能較低和產(chǎn)物選擇性較差的重要原因。
　　中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所賈宏鵬研究團(tuán)隊(duì)通過簡易的沉積/沉淀法，制備以硫化鎘（CdS）為載體的高分散釕（Ru）單原子催化劑。通過催化劑調(diào)控Ru負(fù)載量，使其在全光譜照射下展示出較高的甲烷產(chǎn)物選擇性（97.6%）。Ru單原子的引入并未改變CdS的本質(zhì)結(jié)構(gòu)，但提高了催化劑對CO2的吸附量，促進(jìn)光生電荷的分離效率，有利于CO2轉(zhuǎn)化為CH4。同時(shí)，該催化劑具有較好的光熱轉(zhuǎn)化性能，協(xié)同產(chǎn)生的光熱效應(yīng)可有效提高催化性能，且未改變產(chǎn)物選擇性。該研究為提高太陽光利用率以促進(jìn)催化活性提供新策略。
　　相關(guān)研究成果以Anchoring Single-Atom Ru on CdS with Enhanced CO2 Capture and Charge Accumulation for High Selectivity of Photothermocatalytic CO2 Reduction to Solar Fuels為題，發(fā)表在Solar RRL上。城市環(huán)境所博士生蔡松財(cái)為論文第一作者，研究員賈宏鵬為論文通訊作者。
　　論文鏈接
　　論文摘要圖
　　

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