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2021-09-28
顆粒在線訊：利用可再生能源進行二氧化碳高值化轉(zhuǎn)化是實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的重要途徑。其中，以CO2為原料合成環(huán)狀碳酸酯（可作為重要有機溶劑和電池電解液）是CO2高效應用的重要路線。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所氣體催化與分離團隊和電化學環(huán)境催化團隊從理論設計和實驗驗證出發(fā)，設計出面向上述催化反應的高效催化劑。研究團隊以Al(NO3)3和C3N4為前驅(qū)體，運用兩步熱解法制備出具有高含量Al單原子負載的氮摻雜多孔碳納米片（Al-N-C，圖1）。光照下，Al-N-C催化環(huán)氧化合物與CO2的環(huán)加成反應的性能顯著優(yōu)于同等熱效應條件下的催化性能（圖2）。實驗分析和理論計算表明，光照能激發(fā)的Al-N-C的光熱轉(zhuǎn)化性能，并利于Al-N-C催化劑的光生電子向環(huán)氧化物反應物轉(zhuǎn)移，從而加速環(huán)氧化合物的開環(huán)步驟（決速步，圖3），實現(xiàn)高附加值環(huán)狀碳酸酯的高效制備，具有潛在的應用價值。
相關研究成果發(fā)表在Advanced Materials（DOI：10.1002/adma.202103186）上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、寧波“科技創(chuàng)新2025”計劃、博新計劃、中國博士后科學基金等的資助。
圖1.高含量Al單原子負載的N-C催化劑
圖2.Al-N-C催化劑光驅(qū)動CO2環(huán)加成反應
圖3.Al-N-C催化劑光驅(qū)動CO2環(huán)加成反應的機理研究
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