国产麻豆福利AV在线观看,99er久久国产精品在线

<strong id="4v7ty"></strong>

科技前沿

學(xué)院首頁(yè) > 探索發(fā)現(xiàn) > 科技前沿

周寶文副教授在太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)生物乙醇制碳中性乙烯研究方面取得進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間：2025-02-05 閱讀：3211

近日，新能源動(dòng)力研究所周寶文副教授在Nature Communications上發(fā)表了題為“Surface-Hydrogenated CrMnOx Coupled with GaN Nanowires for Light-Driven Bioethanol Dehydration to Ethylene”的研究論文，展示了一種新穎的表面氫化的光催化納米架構(gòu)，利用陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)生物乙醇脫水生成碳中性乙烯。新能源動(dòng)力研究所/華中師范大學(xué)博士生王舟舟、北京大學(xué)葉昊天、新能源動(dòng)力研究所博士生李亦昕為論文共同第一作者，周寶文副教授、北京大學(xué)王新強(qiáng)教授、華中師范大學(xué)余穎教授、新加坡國(guó)立大學(xué)歐鵬飛助理教授為共同通訊作者。

國(guó)際航空業(yè)對(duì)可持續(xù)航空燃料（SAF）的需求逐漸加強(qiáng)。醇制烯烴是生產(chǎn)SAF的關(guān)鍵步驟之一。目前，乙烯主要通過(guò)石油等化石燃料的熱裂解法生產(chǎn)，能耗大、操作條件苛刻、碳排放嚴(yán)重。作為化石燃料的理想替代品，生物乙醇可通過(guò)微生物發(fā)酵利用可再生的生物質(zhì)大量生產(chǎn)，其全球年產(chǎn)量超過(guò)100億升。通過(guò)乙醇制乙烯，乙烯合成SAF，符合國(guó)際上允許的11種生產(chǎn)SAF的路線要求。原則上，乙醇可通過(guò)簡(jiǎn)單的脫水轉(zhuǎn)化為乙烯（CH₃CH₂OH → CH₂CH₂ + H₂O），但通常需要強(qiáng)酸或強(qiáng)堿并在苛刻條件下加速反應(yīng)，該過(guò)程并不經(jīng)濟(jì)環(huán)保。相比之下，利用太陽(yáng)能在溫和條件下實(shí)現(xiàn)乙醇脫水制乙烯，展示了一條合成碳中性乙烯進(jìn)而生產(chǎn)SAF的理想途徑。

圖片1.jpg

表面氫化的GaN@CMO-H光驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)乙醇產(chǎn)生乙烯的示意圖

論文探索了一種表面氫化的二元鉻錳氧化物與氮化鎵納米線（GaN@CMO-H）耦合，光催化乙醇脫水生成乙烯。在匯聚光照射下，無(wú)需其他外部能量，即可實(shí)現(xiàn)1.78 mol/g_cat/h的C₂H₄產(chǎn)率和94769的高周轉(zhuǎn)數(shù)（Turnover number）。研究提出了一種表面質(zhì)子遷移和補(bǔ)充機(jī)制，揭示了乙醇在GaN@CMO-H上脫水的新路徑。原位光譜表征、氘同位素標(biāo)記和對(duì)照實(shí)驗(yàn)以及理論計(jì)算表明，在光照下，與O-H鍵裂解相比，GaN@CMO-H產(chǎn)生的光生電子更有利于CH₃CH₂-OH的C-O鍵斷裂，形成CH₃CH₂?和OH^-。隨后，在光生空穴的存在下，CMO-H表面富含的H和OH^-形成H2O（CMO-H + OH^- + h⁺ = CMO* + H₂O，*代表脫氫位點(diǎn)）。CH₃CH₂?在光生空穴的作用下進(jìn)一步去質(zhì)子化形成C₂H₄（CH₃CH₂? + h⁺ = CH₂CH₂ + H⁺ ）。最終，CH₃CH₂?釋放的質(zhì)子在光生電子的作用下，完成化學(xué)循環(huán)（CMO* + H⁺ + e^-= CMO-H）。從能量的角度來(lái)看，GaN@CMO-H的表面氫化特性可以通過(guò)降低反應(yīng)能壘和轉(zhuǎn)換決速步驟，促進(jìn)C₂H₅OH到C₂H₄的轉(zhuǎn)化，從而提高乙烯生成活性。研究為利用生物乙醇和太陽(yáng)光等化石燃料以外的資源生產(chǎn)碳中性乙烯，進(jìn)而合成可持續(xù)航空燃料提供了一種可行的策略。

周寶文課題組致力于面向碳中和的能源器件-系統(tǒng)-解決方案，開(kāi)展人工光合作用、綠氫和可再生合成燃料、化學(xué)儲(chǔ)能與下一代電池技術(shù)、以及廢棄物資源化利用的研究，近年來(lái)以通訊/第一作者在Nature Catalysis, PNAS, Nature Communications, Angew. Chem. Int. Edit.等期刊發(fā)表論文50多篇，授權(quán)發(fā)明專利7件。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃氫能技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金（海外）、上海市基礎(chǔ)研究特區(qū)計(jì)劃、上海交通大學(xué)-國(guó)土自然資源部第二海洋研究所“深藍(lán)計(jì)劃”項(xiàng)目等資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56277-z

供稿：新能源動(dòng)力研究所

返回列表

林赫教授課題組在電驅(qū)動(dòng)低溫氨分解制氫方面取得重要進(jìn)展

王如竹教授ITEWA團(tuán)隊(duì)提出中間溫度儲(chǔ)熱技術(shù)，為冬季儲(chǔ)熱及夏季儲(chǔ)冷提供解決方案