学术报告


电催化CO2还原到合成气和合成燃料:从活性位点甄别到反应器件设计


发布时间:2021-06-17 

报告摘要

电催化二氧化碳的还原反应,因其条件温和可控,且能得到更高附加值的工业产品,如一氧化碳、乙醇和烷烃类产物,从而实现对可再生能源的高效转化和存储,在近年来受到全球的广泛关注。然而,在基础研究层面上,该反应中涉及到反应物、中间体和气/液相产物在固、气、液三相界面上的吸脱附和传质过程;如何厘清其复杂的反应机理和不同产物的生成路径是当前的主要挑战所在。对此,我将以廉价过渡金属Ni电催化CO2还原到CO的2e转移反应为例,结合原位电化学X射线吸收谱XAFS、表面增强红外光谱ATR-SEIRAS和第一性原理计算来表征CO析出反应的活性位点和中间产物信息。在应用研究层面上,我将小结一下前期对于克服传统H-型电解池中CO2传质、传荷限制的反应器研究进展,包括紧凑型隔膜电解池和基于阴离子交换膜电极的CO2电解装置。

最后,针对“可再生合成燃料”的研究目标,我将总结前期在Cu电极表面“粗糙度效应”对于促进CO2电还原到多碳产物的相关工作,包括:1)以高纯Cu箔为工作电极,经由不同气氛下的等离子体轰击处理,结合机器学习的研究方法和在线电化学测试,比较一系列不同粗糙度的Cu箔上电催化CO2还原产物的分布规律,从原子层面上揭示了实验中“粗糙度效应”的起源;2)通过电还原Cu2O、Cu3N等催化剂前驱体,构筑多孔介观结构来提升多碳液体燃料如醇类和醛类选择性的通用型策略。

报告人简介

蒋昆,上海交大长聘教轨副教授,博士生导师。2016.01毕业于复旦大学化学系,获理学博士学位;随后于美国哈佛大学、劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学伯克利分校从事博士后研究。2019年10月全职加入上海交通大学机械与动力工程学院,开展谱学电化学和能源电化学器件相关的研究工作;以通讯作者或第一作者在Nat. Catal., Nat. Commun., JACS, EES, AM, CCS Chemistry等国际能源化学主流期刊发表论文50余篇。目前担任ACS Sustainable Chemistry & Engineering早期职业生涯顾问,《物理化学学报》、《电化学》期刊青年编委,入选上海海外高层次人才计划;曾获2020年度上海市自然科学二等奖、2019美国化工学会德州最佳基础研究论文奖。