周寶文副教授課題組在光驅(qū)動(dòng)逆水煤氣反應(yīng)方面取得新進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間：2025-08-12   閱讀：3146

近日，新能源動(dòng)力研究所黃震院士團(tuán)隊(duì)周寶文副教授課題組創(chuàng)新性地提出了“Ru-RuO2（釕-氧化釕）雙位點(diǎn)協(xié)同”策略，設(shè)計(jì)的光催化體系充分利用GaN納米線/Si組裝體的全光譜太陽(yáng)能捕獲能力和高效的光熱轉(zhuǎn)換特性，實(shí)現(xiàn)高效CO2加氫制CO（逆水煤氣反應(yīng)）。研究成果“Ru-RuO2 Coordinated with Si-supported GaN Nanowires for Light-Driven Simultaneous Activation of CO2 and H2 to Achieve Exceptional Reverse Water-Gas Shift Reaction”發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上。新能源動(dòng)力研究所2024級(jí)碩士生劉嘉明為論文第一作者，周寶文副教授、朱磊教授為共同通訊作者。


大規(guī)模高效轉(zhuǎn)化CO2制備可再生合成燃料和化學(xué)品，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵路徑之一。逆水煤氣反應(yīng)（RWGS）利用H2將CO2轉(zhuǎn)化為CO，而CO和H2的混合物（合成氣）作為下一代費(fèi)托合成的關(guān)鍵原料，可用于大規(guī)模制備上述燃料和化學(xué)品。然而，CO2分子呈高度對(duì)稱的線性結(jié)構(gòu)，其C=O鍵能極高（約800 kJ·mol-1），與H2在物理化學(xué)性質(zhì)上存在顯著差異，為在單一催化劑表面同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2和H2的高效活化帶來(lái)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)熱催化RWGS能耗高，且面臨催化劑穩(wěn)定性差等問題，利用豐富的太陽(yáng)能直接驅(qū)動(dòng)RWGS反應(yīng)，可在相對(duì)溫和的條件下實(shí)現(xiàn)CO2的轉(zhuǎn)化利用。


圖片1.jpg


雙功能Ru-RuO2 耦合GaN納米線/Si組裝體高效催化逆水煤氣反應(yīng)示意圖


針對(duì)以上難題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了能同時(shí)活化CO2和H2的高效光催化體系，通過構(gòu)造Ru-RuO2雙功能位點(diǎn)，精準(zhǔn)錨定于硅襯底負(fù)載的GaN納米線陣列上，構(gòu)建了一種新型的復(fù)合催化架構(gòu)，雙活性位點(diǎn)及其相互之間的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)了CO2和H2的同時(shí)活化，并增強(qiáng)了活化效果。同時(shí)，得益于GaN納米線陣列的結(jié)構(gòu)、光電和熱學(xué)特性，該催化劑實(shí)現(xiàn)高效CO2加氫制CO，使得CO2→CO的轉(zhuǎn)化率高達(dá)18.96%，接近同溫度下的熱力學(xué)限制轉(zhuǎn)化率，CO的速率達(dá)到53.78 mmol?cm-2?h-1，該研究為綠色燃料和高值化學(xué)品的可持續(xù)供應(yīng)提供了新的策略。


周寶文副教授課題組致力于面向碳中和的智慧能源器件-系統(tǒng)-解決方案，開展人工光合作用、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)、AI+能源材料的研究，近年來(lái)在Nature Catalysis, PNAS等期刊發(fā)表論文80余篇，授權(quán)發(fā)明專利近10項(xiàng)。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)、上海市基礎(chǔ)研究特區(qū)計(jì)劃、上海市市級(jí)重大科技專項(xiàng)等資助。


論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202511886



供稿：新能源動(dòng)力研究所  
临沂市| 舒城县| 离岛区| 渭源县| 太原市| 肃宁县| 长白| 芒康县| 星子县| 晋州市| 郯城县| 泽普县| 连江县| 石河子市| 梓潼县| 河曲县| 阜南县| 泸溪县| 乌兰浩特市| 东台市| 中山市| 运城市| 扎鲁特旗| 库伦旗| 广平县| 临桂县| 安仁县| 金湖县| 乐亭县| 张家川| 长沙县| 武强县| 安丘市| 白银市| 保德县| 大悟县| 新源县| 南丰县| 普兰店市| 德钦县| 景东|