铜基双金属催化剂在CO2还原反应中的电子结构调控研究进展

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文章题目:Progress in Regulating Electronic Structure Strategies on Cu-Based Bimetallic Catalysts for CO2 Reduction Reaction

第一作者:尹春阳

通讯作者:张翼,吴慧琼


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背景

化石能源的使用排放了大量CO2等气体,这些温室气体的排放逐渐超出了自然的再循环能力。在碳中和的大背景下,如何减小CO2对于环境的影响成了近来的热门议题。回收CO2以生产高附加值的碳氢化合物是关闭人工碳循环以实现绿色碳经济的有效方式。然而,由于CO2分子具有热力学稳定性,并且CO2还原反应产生高能量密度产品的活化能障碍相对较高,因此经济可行的商业工艺仍处于发展阶段。Cu基材料是目前用于催化CO2生成高价值多碳化学品的常用催化剂,助金属的加入有利于发挥协同作用,增强材料的催化性能。在这篇文章中,我们分析了材料电子结构对于催化性能的影响,从不同金属种类(过渡金属、贵金属、后过渡金属)与Cu形成双金属材料出发,系统阐述了Cu基材料电子结构常用调控策略,重点介绍了异质结构工程、合金工程、缺陷设计、表面修饰四种方式应用于Cu基双金属材料,对于材料的电子调控以及催化CO2生成高价值化学品的优势。

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创新点
1、归纳了调控Cu基双金属材料的常用电子调控策略,立足于电子结构对于材料吸附性能以及电导率的影响,为微观调控材料电子结构如何影响宏观催化性能提供了指导。
2、重点阐述了过渡金属类、贵金属类、后过渡金属类与Cu形成双金属催化剂对于CO2的还原性能。为这类Cu基双金属材料的设计提供了指导。
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作者简介

张翼教授,中南大学,博士生导师。本科及硕士毕业于新疆大学。中科院化学所与德国马普胶体界面研究所联合培养博士。2008年留学归国加入中南大学化学化工学院。中南大学化学化工学院自组装功能材料方向学术带头人,新疆大学“天山学者”计划获得者。国家自然科学基金评审专家。江苏省质量专家。从事天然小分子及多肽自组装研究近20年,主要研究方向包括水凝胶、气凝胶、功能材料的研发及生物医学应用,单原子催化剂的设计及规模化制备。独立工作以来以通讯作者在Nature Comm.,J. Am. Chem. Soc. Angew. Chem. Int. ED, Adv Mater.等国际学术刊物发表SCI论文60余篇,主持国家自然科学基金重大研究计划项目1项, 面上项目4项。等项目10余项。目前为中国化学会会员、美国化学会会员、湖南省可再生能源学会理事,担任中国化学快报国际版(CCL)编委,Nature Chemistry, J. Am. Chem. SOC., Angew. Chem. Int. ED, Adv Mater.等20多个国际权威杂志的特约审稿人。

吴慧琼,博士毕业于中南大学化学系,师从张翼教授。现为深圳大学博士后研究员。主要研究方向为软功能材料的设计与合成及其在能源领域和生物领域的应用。
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文章信息

Chunyang Yin, Qing Li, Jun Zheng, Yaqiong Ni, Huiqiong Wu, Anna-Lena Kjøniksen, Chuntai Liu, Yongpeng Lei and Yi Zhang. Progress in Regulating Electronic Structure Strategies on Cu-Based Bimetallic Catalysts for CO2 Reduction Reaction. Adv. Powder Mater. https://doi.org/10.1016/j.apmate.2022.100055.



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