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中石大克校区侯军伟、刘艳升AS:双尺度 Ag-CeO₂助力CO₂高效转化为碳酸二甲酯

MaterialsViews 2026-05-28 08:30
文章摘要
在“双碳”目标背景下,将CO₂电化学转化为高附加值化学品碳酸二甲酯(DMC)具有重要意义,但现有催化剂面临活性、选择性与稳定性的权衡难题,且工业级电流密度下的法拉第效率普遍低于70%。针对此,中国石油大学(北京)克拉玛依校区的侯军伟、刘艳升教授团队开展了系统研究。研究背景指出,传统催化剂及“金属-载体”策略难以同时满足分子活化与电荷传输需求。研究目的是通过理论设计开发新型催化剂,实现CO₂高效电合成DMC。他们采用“晶面调控轨道杂化”策略,基于DFT计算筛选出CeO₂{110}晶面作为载体,利用“黏土-花瓶-种子”法一步共稳定了单原子Ag1与亚纳米Agn团簇,构建功能分工明确的双尺度催化体系。电化学测试显示,该催化剂在CO₂-CO转化中法拉第效率达92.51%;集成无膜电解体系后,DMC合成法拉第效率高达88.53%,电流密度为52.5 mA·cm⁻²,且稳定循环20次后效率仍达77.64%,优于现有报道。通过原位光谱与DFT计算揭示了双尺度Ag中心协同调控中间体、C-O偶联为速率控制步骤的机制。研究结论表明,该晶面工程策略有效解决了电催化中的固有矛盾,为复杂电合成反应提供了新范式,并成功拓展至碳酸二乙酯合成,验证了其普适性。
中石大克校区侯军伟、刘艳升AS:双尺度 Ag-CeO₂助力CO₂高效转化为碳酸二甲酯
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