搜索歷史清除全部記錄

最多顯示8條歷史搜索記錄噢~

全部

全部
產品管理
新聞資訊

公司新聞

行業(yè)動態(tài)

首頁

祝賀我司客戶在用于光熱催化二氧化碳合成碳酸二甲酯方向取得進展-太原理工大學張小超老師課題組【科冪光催化反應釜】

發(fā)布時間：2026-04-24

第一作者：官修帥

通訊作者：張小超李忠

文章名稱：《Boosting CO2 Fixation into Dimethyl Carbonate via Multiple Active Sites Constituted by VO-Ce-O Vacancy Clusters on Single-Unit-Cell CeO2 Nano-Sheets》

影響因子：16.9

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202423958

01老師簡介

張小超老師是太原理工大學教授、博士生導師，博士畢業(yè)于太原理工大學。研究方向為CO2合成綠色化學品及清潔可再生能源應用研究。主持國家面上基金1項、青年基金1項及省部級項目5項，并與企業(yè)達成多項橫向項目，研究成果已在Angew、ACS Catal.、Appl. Catal. B: Environ.、Chem. Eng. J.、Small、Green Energ. Environ.等綠色能源化工領域期刊發(fā)表100余篇，已授權國家發(fā)明20余項，獲省部級自然科學獎2項，培養(yǎng)博/碩研究生30余名。2023/2024年度連續(xù)兩年入選斯坦福大學年度全球前2%科學家榜單。

02論文亮點/摘要

從 CO2 和 CH3OH 光熱合成碳酸二甲酯（DMC）是一條原子經(jīng)濟且有前景的綠色路線。然而，反應機理和關鍵中間體仍然不清楚。在這項工作中，通過調控多種有機配體合成了具有不同形貌（納米管、納米顆粒和納米片）的 CeO2-x，以闡明反應機理。在光熱協(xié)同條件下，富含 Ce3+-O-Ce3+（Ce3+-Ov）的 CeO2-x 納米管實現(xiàn)了 5.31 mmol/g 的顯著 DMC 收率，比商業(yè) CeO2 高出 7.5 倍。研究發(fā)現(xiàn)，（1）光生電子增強了 CO2 的活化;（2）CH3OH 被光生空穴氧化形成·CH2OH 自由基，與*CO2 迅速偶聯(lián)形成中間體（*CH3OC（O）2）;（3）光生空穴分解 H2O，提高催化劑穩(wěn)定性。在實驗和計算的基礎上，提出了一種 CO2/CH3OH 在 CeO2 上合成具有 Ce3+-OV 結構的 DMC 的光熱協(xié)同反應機理，并進行了驗證。

03圖文解析

在Ar或Air氛圍下焙燒的樣品進行性能分析（圖1 a）。發(fā)現(xiàn)CeO2-Air樣品的DMC產率達到31.2 mmol/g。XPS結果（圖1 d-e）發(fā)現(xiàn)，相比于CeO2-Air，樣品CeO2-Ar含有更高數(shù)目的氧空位。EPR測試結果（圖1 f）發(fā)現(xiàn)CeO2-Air樣品在g=1.931處出現(xiàn)一個尚未報道的特征峰，應歸屬于催化劑表面出現(xiàn)新的缺陷。

本工作通過引入表面活性劑制備了高暴露(111)晶面的CeO2納米片（圖2）。TEM和AFM證明，制備的CeO2納米片厚度約為0.65 nm，接近單個晶胞厚度（圖2 g）。AC-TEM發(fā)現(xiàn)，CeO2-Air樣品含有O-Ce-O空位簇（圖2 i-j）。結合EPR的結果，推測在g=1.931處吸收峰為鈰空位吸收峰。

通過理論計算研究空位簇對于CeO₂表面性質影響（圖3）。氧空位的形成促進Ce的4f軌道與O的2p軌道相互雜化，提高了晶格氧電子密度形成了富電子晶格氧，從而有利于CO₂活化。鈰空位的存在削弱對于*CH₃O物種吸附，有利于*CH₃O與*CO₂耦合反應。

CO2或CH3OH原位紅外證實（圖4），相比于CeO2-Ar樣品，含有空位簇的CeO2-Air展現(xiàn)了優(yōu)異的CO2吸附-活化性能，同時削弱對于*CH3O物種的吸附，與我們理論計算結果一致。此外，空位簇的存在削弱對于DMC的吸附，從而有利于催化劑活性位點重生。

通過理論計算研究含有空位簇CeO2表面存在兩條催化CO2/CH3OH合成DMC反應路徑（圖5）。第一條：*CO2和*CH3O物種反應生成中間體*CH3OC(O)2；緊接著，*CH3與*CH3OC(O)2反應生成DMC。第二條路徑：*CH3OC(O)2解離生成*CH3OCO基團，*CH3O與*CH3OCO反應生成DMC。研究發(fā)現(xiàn)，相比于第一條路徑，第二條路徑能壘更低。因此，從熱力學角度分析，反應路徑二更易于發(fā)生。