光驱动常压CO₂加氢制多碳产物

【作者】 白现华； 罗艳红； 孟庆波；

【机构】 中国科学院物理研究所清洁能源实验室；

【摘要】 光热催化CO₂还原可以将光能转化为化学能储存,同时缓解化石能源使用过程中的CO₂排放问题^[1]。考虑到光伏技术和电解水技术是已经商业化的技术,结合光伏电解水系统产生的氢气进行光热催化CO₂还原可以实现人工光合作用,是一种很有前景的CO₂利用方式。由于电解水装置分散性及产氢量小的特性,环境压力条件下的光热催化更能匹配系统的规模和灵活生成需求^[2]。由勒夏特列原理可知,环境压力条件下CO₂容易被催化还原为CO和CH₄。针对这一问题,本研究以聚乙烯吡咯烷酮为模板,原位合成碳氮载体负载的铁基催化剂,实现常压低密度光辐照下将CO₂还原为多碳产物(C₂₊)。K元素的引入可以促进C-C键耦合,有利于生成多碳烯烃的生成,Zn元素的引入能够促进催化剂对CO₂的吸附和转化,提高催化剂稳定性。因此,K掺杂的FeZn催化剂（2K-FeZn/CN）表现出最高的C₂₊转化性能,在常压1.2 kW m^-2光辐照下,CO₂的转化率达到约29.6%,产物的选择性达到约31.2%,且具有超过100h的催化稳定性.该催化剂有望实现室外光热催化加氢制C₂₊。此外,该催化剂制备方法简单,易于批量化制备,有利于实现光热催化的规模化应用。更多还原