Диэнай
Pulsing
Исследователи из KAIST разработали новый трехмерный (3D) иерархически пористый наноструктурированный катализатор, который демонстрирует скорость превращения диоксида углерода (CO 2 ) в монооксид углерода (CO) до 3,96 в несколько раз выше по сравнению с традиционными нанопористыми золотыми катализаторами.
Этот новый катализатор помогает преодолеть текущие недостатки массопереноса, которые были главной причиной снижения скорости превращения CO 2 тем самым сохраняя потенциал для экономичного крупномасштабного электрохимического превращение CO 2 в полезные химические вещества.
С увеличением выбросов CO 2 и всемирным истощением запасов ископаемого топлива, электрохимическое восстановление и преобразование CO 2 в чистую энергию привлекли большое внимание в качестве потенциальной технологии.
Поскольку реакция восстановления CO 2 протекает конкурентно с реакциями выделения водорода (HER) при сравнимых окислительно-восстановительных потенциалах, создается эффективный электрокатализатор для селективных и сильных реакций восстановления CO 2 . быть главной технологической проблемой.
В реакциях восстановления CO 2 золото (Au) является одним из наиболее часто используемых катализаторов. Тем не менее, ограниченные поставки и высокая стоимость Au были препятствиями для массового коммерческого применения. Рост наноструктур широко исследовался как перспективный метод повышения селективности по целевым продуктам и оптимизации числа активных стабильных сайтов, что повышает энергоэффективность.
Но нанопоры сложных наноструктур, о которых сообщалось ранее, легко блокировались пузырьками газообразного СО во время водных реакций. Пузырьки СО препятствуют переносу массы реагентов через электролит, что приводит к низким скоростям превращения СО 2 .
В рамках исследования, о котором недавно сообщалось в Слушаниях Национальной академии наук США (PNAS) от 4 марта th 2020, команда из Исследователи из KAIST под руководством профессора Секу Джона и профессора Джихуна О из Департамента материаловедения и инженерии разработали трехмерную иерархически пористую наноструктуру Au с двумя различными размерами нанопор и макропор.
Исследователи использовали методы гальванизации и нанопаттернирования (PnP) в ближнем поле, которые очень полезны для изготовления трехмерных упорядоченных наноструктур.
Предлагаемая наноструктура, которая включает взаимосвязанные макропористые каналы шириной от 200 до 300 нм и нанопоры размером 10 нм, обеспечивает эффективный перенос массы через взаимосвязанные макропористые каналы и обеспечивает высокую селективность путем создания высокоактивных стабильных сайтов из нескольких нанопор.
Следовательно, его электроды проявляют высокую селективность по СО, 85,8% при низком перенапряжении, равном 0,264 В, и эффективную массовую активность в 3,96 раза, чем у нелегированных нанопористых электродов Au.
Ожидается, что эти результаты решат проблему массопереноса в области подобных электрохимических реакций и могут быть применены к широкому спектру применений зеленой энергии для эффективного использования электрокатализаторов .
Исследователи исследования, KAIST
Это исследование было профинансировано Национальным исследовательским фондом (NRF) Кореи.
Источник: http://www.kaist.edu/kr/