碳一分子(甲烷、一氧化碳、甲醇、二氧化碳等)的催化轉(zhuǎn)化在煤、天然氣、生物質(zhì)等碳基能源的轉(zhuǎn)化利用中發(fā)揮著重要的作用。為了提高轉(zhuǎn)化效率,目前工業(yè)過程多采用高溫、高壓等苛刻反應條件,然而這同時也導致了反應能耗的增加和不必要副產(chǎn)物的產(chǎn)生。溫和條件下碳一分子催化轉(zhuǎn)化過程不僅能降低反應能耗,還能更好地控制目標產(chǎn)物的選擇性,一直是學術界和工業(yè)界追求的目標。該綜述系統(tǒng)總結(jié)了近年來低溫熱催化、電催化和光催化等溫和條件下轉(zhuǎn)化碳一分子制高質(zhì)化學品和燃料領域的研究進展,針對碳一分子轉(zhuǎn)化過程中催化劑的設計、反應過程以及能量輸入模式等進行了深入的討論,并對該領域存在的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向進行了展望。
鄧德會團隊長期致力于碳一分子催化轉(zhuǎn)化方面的研究工作并取得了系列研究進展,包括甲烷低溫選擇氧化制含氧化合物(Chem,2018;Chem,2019;Nano Energy,2020,in press),室溫電化學水氣變換制高純氫(Nat. Commun.,2019),電催化一氧化碳還原制乙烯(Angew. Chem. Int. Ed.,2020)、電催化二氧化碳還原制一氧化碳(Angew. Chem. Int. Ed,2018;Cell Rep. Phys. Sci.,2020;Nano Res.,2019)、可見光驅(qū)動的甲醇直接制乙二醇(Nat. Commun.,2018)等,為碳一化學催化新過程、新體系的探索提供了重要借鑒。
相關工作發(fā)表在EnergyChem上。上述工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金項目、中科院前沿科學重點研究項目、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金的資助。
參考資料:
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