報告題目：碳基Ni單原子催化劑用于CO₂高效電還原

報 告 人：張鋒偉  教授

報告時間：5月10日   16:30-18:00

報告地點：明德樓A312

報告人簡介：

張鋒偉，山西大學，教授，博士生導師，山西省儀器儀表學會電鏡專業委員會第一屆理事會理事，山西省先進電化學及儲能技術委員會委員。研究興趣：從分子/原子水平設計高活性、選擇性和穩定的多孔碳/金屬氧化物、聚合物基納米催化材料，探索其在能源小分子轉化、精細化學品合成及生物質燃油方面的應用。近年來，先后主持國家自然科學基金面上和青年項目各1項及省部級項目5項；以第一/通訊作者在Chem. Sci., J. Catal., Appl. Catal. B: Environ., Chinese J. Catal., Small, Carbon等權威期刊發表60余篇論文。指導本科生榮獲第十三屆全國大學生金相技能大賽一等獎（首席指導教師）。獲2018年山西省“三晉英才”青年優秀人才計劃支持。

報告內容摘要：

隨著全球經濟快速發展和能源消耗的急劇增長，大氣中過量排放的CO₂成為全球氣候變暖、海平面升高以及瀕危物種滅亡的主要因素。為了重新實現碳平衡就必須將火電廠和重工業等排放的CO₂氣體固定起來，封存在各種“碳庫”中。與其他的CO₂捕集與利用方法相比，電催化CO₂還原反應(CO₂RR)可以在更溫和的環境壓力和溫度下進行。它能有效地將間歇性電能轉化為穩定的化學能，制備CO、CH₄、HCOOH等多種產物，這些高附加值的工業產品可以用作燃料或生產高端化學品的原材料，從而緩解環境問題和能源危機。然而，CO₂RR過程依然面臨以下挑戰：1、CO₂分子有較高的熱力學穩定性，穩定的C=O鍵（803 kJ mol^-1）造成了CO₂還原中過電位較高，需要更大的外界輸入電壓才能進行；2、電催化CO₂還原在碳酸氫鉀水溶液中發生，在陰極氫氣的析出反應作為副反應不可避免的與CO₂還原一起發生，從而使得產物的選擇性比較低；3、CO₂在水中的溶解度較低，從而導致電催化CO₂還原電流密度比較低。課題組通過制備Ni基分子催化劑、調控Ni單原子密度、配位環境、單原子與納米顆粒協同等理念并系統研究了CO₂RR性能并對其構效關系進行了深入探討，從而為CO₂高效電還原制CO單原子催化劑的理性設計與制備提供重要借鑒意義。

主辦單位： 化學化工學院

油氣田應用化學四川省重點實驗室

油田化學教育部工程研究中心

四川省油氣田綠氫制取裝備與一體化儲運工程技術研究中心

科學技術發展研究院