固态氧化物电解池中碳-分子电化学转化为可再生燃料

近年来,随着社会环保意识的迅速提高以及对可再生能源利用能力的大幅增强,以燃料电池和电解池为代表的电化学技术已经逐渐在能源的存储、转化和利用方面发挥着不可或缺的独特作用.其中,固态氧化物电解池经过多年的发展,在装置成本和工作效率上取得了长足的进步,在储能转化方面具有重要的潜力.与此同时,伴随着《巴黎协定》签订以来各国的“碳中和”路线图逐渐出台,利用相对廉价易得的可再生电能,将二氧化碳(CO₂)和甲烷(CH₄)等碳-(C1)分子电解转化为高附加值的可再生燃料(如水煤气、乙烯等),对于碳中和目标的实现具有重要的意义.因此,C1分子电化学转化的研究成为了当下重点关注的研究领域,许多重要的研究成果和技术进步在过去几年中不断涌现.固态氧化物电解池作为一种代表性的C1分子电解和转化平台,也日渐引起相关领域研究人员的关注和兴趣.与传统的C1分子催化转化方法相比,基于固态氧化物电解池的电解转化技术具有两个重要优点:高能量转换效率与体系抗中毒能力.这两个特性作为体系稳健性的基石,保障了C1分子转化为可再生燃料的反应过程的长期可持续性.本文首先简要回顾了固态氧化物电解池的前沿技术与发展,并从电解池系统分类、反应体系的特征和反应体系发展的前景与挑战这三个方面,简要介绍了近年来基于固态氧化物电解池体系的C1分子电化学转化的代表性工作.CO₂与CH₄作为廉价易得的C1分子的代表,其转化因其反应分子惰性及反应过程不可控性而广受研究者关注,本文重点关注了在固态氧化物电解池中CO₂,CO₂/H₂O和CH₄三个体系的电化学反应过程和近期研究进展,希望可为相关研究人员未来设计更合适的催化剂和构建更优的电解池结构提供有益的参考.本文还针对目前固态氧化物电解池体系在C1分子转化领域所面临的挑战,提出了未来的一些可能的研究方向,以期助力研究者在不远的将来实现C1分子电解生产可再生燃料的实用化.     

纳米双金属Ru-Co嵌入UIO-66-NH2协同催化氨硼烷水解产氢研究

采用浸渍还原法成功制备不同比例的双金属负载型催化剂Ru Co@UIO-66-NH_2,并用于室温催化氨硼烷水解产氢性能研究.通过一系列表征手段分析了该催化剂的结构、粒径分布、元素组成及价态,并在室温下通过催化氨硼烷水解释氢实验研究其催化活性.结果表明,非贵金属Co的加入能显著提高Ru的催化活性,Ru1Co1@UIO-66-NH_2催化剂表现出最高的催化活性,其TOF值为570. 8 mol H_2min~(-1)(mol Ru)~(-1),活化能为39. 2 k J mol~(-1).     

双金属RuM（M=Co，Ni）合金纳米粒子负载于MIL-110（Al）：协同催化氨硼烷水解释氢

By adjusting various Ru/M (M=Co, Ni) molar ratios, a series of highly dispersed bimetallic RuM alloy nanoparticles (NPs) anchored on MIL-110(Al) have been successfully prepared via a conventional impregnation-reduction method. And they are first used as heterogeneous catalysts for the dehydrogenation reaction of AB at room temperature. The results reveal that the as-prepared Ru₁Co₁@MIL-110 and Ru₁Ni₁@MIL-110 exhibit the highest catalytic activities in different RuCo and RuNi molar ratios, respectively. It is worthy of note that the turnover frequency (TOF) values of Ru₁Co₁@MIL-110 and Ru₁Ni₁@MIL-110 catalysts reached 488.1 and 417.1 mol H₂ min^-1 (mol Ru)^-1 and the activation energies (E_a) are 31.7 and 36.0 kJ/mol, respectively. The superior catalytic performance is attributed to the bimetallic synergistic action between Ru and M, uniform distribution of metal NPs as well as bi-functional effect between RuM alloy NPs and MIL-110. Moreover, these catalysts exhibit favorable stability after 5 consecutive cycles for the hydrolysis of AB.     

南京大平山铜矿砷的赋存状态及矿石S、Pb同位素

本文通过显微观察和电子探针分析,发现大平山铜矿矿石中砷元素主要以硫化物方式,呈毒砂和少量砷黝铜矿独立矿物赋存于矿石中.毒砂主要呈自形-半自形粒状、他形粒状,赋存方式主要有:(1)以独立矿物呈稀疏浸染状分布于矿石中,局部呈条带状和中等稠密浸染状分布于矿石中;(2)呈交代方式与黄铁矿和黄铜矿伴生于矿石中,毒砂形成一般晚于黄铁矿和黄铜矿;(3)有少数毒砂被晚期黄铜矿、黄铁矿晶体包裹.砷黝铜矿呈他形粒状与黄铁矿、黄铜矿和毒砂共生,往往交代黄铁矿和黄铜矿.硫同位素分析结果表明砷主要来自晚期岩浆热液,或可能来自晚期火山热液;铅同位素分析结果表明砷可能主要来自上地壳.     

一种高活性负载型催化剂RuMo@UIO-67的制备及其催化产氢研究

采用浸渍还原法成功地制备了不同比例的双金属负载型Ru Mo@UIO-67(Zr)催化剂,并在室温下用于催化氨硼烷水解产氢.该催化剂的结构、组成、形貌和负载的金属粒子尺寸分别采用XRD、ICP-AES、XPS、SEM、TEM等技术手段进行分析.结果显示,在不同摩尔比的催化剂中,Ru_1Mo_(0.5)@UIO-67的催化性能最好,其转化频率(TOF)和活化能(Ea)分别为590.1 mol H_2min~(-1)(mol Ru)~(-1)和38.7 k J mol-1,其优良的催化活性可归因于Ru和Mo纳米粒子之间强烈的协同效应,以及Ru Mo纳米粒子与载体UIO-67之间的双功能效应.