近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员王峰团队联合意大利里雅斯特大学教授Paolo Fornasiero等，在光催化氢气异裂领域取得新进展，实现了常温下氢气异裂。
加氢反应是化学工业中的重要反应之一，约四分之一的化工反应过程至少包含一步加氢反应。加氢反应的核心之一是氢气活化，包括均裂和异裂两种机制。其中，氢气异裂产生极性的氢物种，具有反应活性高、对极性官能团选择性加氢的特点。然而，氢气异裂一般需要较高的反应温度，且由于反应活性位点浓度低导致氢气异裂反应速率低，往往成为加氢反应的决速步骤。
氢气异裂的活性位点包括多种类型，但其本质的结构特点是包含空间邻近（亚纳米尺度）的正负电荷中心。本研究中，王峰团队基于前期发展的光生电子和空穴“单独”引发半反应的光催化转化方式，提出将光生电子和空穴用于构建空间邻近正负电荷中心，以实现常温条件下氢气异裂。该工作攻克了构建空间邻近的电子和空穴束缚态这一关键科学难题，在利用电子-空穴对催化氢气异裂的同时有效避免了因空间邻近而发生电子-空穴复合的问题。
该团队以金/二氧化钛（Au/TiO2）为模型催化剂，利用紫外光激发TiO2。结果显示，光激发产生的电子可迁移到Au纳米颗粒上而被束缚；由于Au纳米颗粒和TiO2的界面存在Au-O-Ti组成的缺陷态，光生空穴会在界面处被捕获。研究发现，空穴和电子分别在界面Au-O-Ti和Au纳米颗粒上，形成了空间邻近的束缚态电子-空穴对。Au/TiO2在常温条件下同时存在氢气异裂的热催化机制，与Au/TiO2上光催化氢气异裂的机制叠加，使研究人员观察到该反应活性随着光强增强先降低后呈线性增加的现象。
进一步，该团队将上述光催化氢气异裂方式用于二氧化碳还原，在光催化固定床反应器中实现二氧化碳单程转化率接近100%，主产物为乙烷，选择性大于99%，光催化二氧化碳加氢稳定性大于1500小时。团队通过串联乙烷脱氢制乙烯装置，实现二氧化碳加氢制乙烯，单程收率大于99%。
这一光催化氢气异裂的方式可以拓展至Au/N-TiO2、Au/CeO2和Au/BiVO4等体系，并可以利用太阳光实现二氧化碳加氢制乙烷，选择性达90%。
9月5日，相关研究成果以Photochemical H2 dissociation for nearly quantitative CO2 reduction to ethylene为题，发表在《科学》（Science）上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院相关项目等的支持。
常温下氢气异裂成功实现
基于骨架结构的蛋白质序列设计是全新蛋白质设计的关键问题之一。近年来，随着深度学习方法和技术的发展，全新蛋白质序列设 11月13日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心高栋研究组等在《自然-遗传学》（Nature Genetics）上，发表了题为JAK/STAT signaling maintains an intermediate cell population during prostate basal cell fate det 金属表面超疏水在自清洁、防腐、减阻和防冰等领域具有潜在的应用价值。当前，金属表面超疏水性能的实现依赖于传统的二元协同设计思想，即在材料表面制作微/纳米结构，进而采用低表面能有机物进行修饰。这种依靠粘附 日前，联合国教科文组织在其官网正式发布消息，启动新一轮创意城市网络申报工作。项目申报向所有联合国教科文组织会员国开放，报名截止时间为2025年1月31日。国内申报城市须于2024年12月31日前将相关材料提交中国联合 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 程墨 通讯员 张伟 马颖颖 丁红伟）为推进“南水北调”水源地学校建设，近日，北京市海淀区教委与湖北丹江口市教育局举行“结对共建学校”签约及授牌仪式，北京市一 ◎摘 要 有文化自信的民族，才能立得住、站得稳、行得远。思政课建设要以中华优秀传统文化、革命文化和社会主义先进文化为力量根基，才能更好地坚定学生的文化自信，厚植思政课的文化底蕴。要遵 。本文链接：常温下氢气异裂成功实现http://www.sushuapos.com/show-12-1704-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
上一篇： 教育部、国家语委开展《国家语言文字事业“十五五”发展规划》编制专家集中调研座谈
下一篇： 科研人员创建硒化神经干细胞外泌体