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
新闻网讯（通讯员周旭）北京时间11月8日，Science在线发表了武汉大学化学与分子科学学院汪成教授团队关于超高比表面共价有机 工业菌种是生物制造的重要竞争力。研究微生物底盘并发现与目标产品生产相关的高效功能元件是工业菌种领域的研究热点。谷氨酸棒杆菌是氨基酸工业生产的主力菌。而谷氨酸棒杆菌基因组约50%的基因功能尚不明晰，功 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 刘玉）记者近日获悉，辽宁在全省14个市共设计了46条精品研学路线，并由鲁迅美术学院全国高校黄大年式教师团队设计制作了14张研学路线图，以此进一步丰富中小学研学 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 任朝霞）11月12日，上海科技馆自然藏品进校园暨科创校长空间站“一平米博物馆”特别活动在松江四中初级中学举行，正式开启上海科技馆与地方合作共谋发展新篇章，进 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 陈朝和 通讯员 钟兴茂）11月7日至8日，来自教育部、中国教育学会、北京师范大学的专家学者和北京、上海、江苏等地小学知名校长、教师共600余人相聚四川德阳，参 当前班级育人工作遇到的挑战 受经济社会发展诸多因素影响，中小学生心理健康状况堪忧。中国科学院心理研究所发布的《中国国民心理健康发展报告（2021—2022）》显示，青少年群体抑郁风险高于成年人 。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