中国科学院大连化学物理研究所包信和

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　大连化物所包信和高温二氧化碳电催化还原研究取得新进展

近日，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室包信和与汪国雄团队在高温二氧化碳电催化还原研究中取得新进展，相关结果发表在《纳米能源》（Nano Energy）上。

　　固体氧化物电解池（SOEC）可以将CO2和水转化为合成气、烃类燃料并联产高纯度O2。该电解池具有全固态和模块化结构，以及能量效率高、成本低等优点，在CO2转化和可再生清洁电能存储方面表现出极具潜力的应用前景。

　　钙钛矿型陶瓷阴极由于在氧化还原气氛下结构稳定，且可有效抑制积碳反应，是近年来SOEC领域的研究热点。然而，钙钛矿型陶瓷阴极氧空位浓度低、CO2吸附弱、CO2活化和转化困难，导致CO2电催化还原性能较低。

　　该研究团队制备了钒掺杂的镧锶铁与钆掺杂的氧化铈纳米复合材料（LSFVx/GDC），作为SOEC阴极应用于高温CO2电催化还原反应。实验和理论计算结果表明，钒的掺杂可增加阴极氧空位浓度，提高了阴极CO2高温吸附活化能力和电催化还原性能。在800°C和1.6V时，SOEC电流密度可达0.62A/cm2，比未掺杂时提高了51.2%，电流效率接近100%。该研究通过金属元素掺杂来调控SOEC阴极材料氧空位浓度和CO2吸附活化能力，为提高SOEC阴极CO2电催化还原性能提供了新思路。

　　上述研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、DMTO和中科院先导专项等项目的资助。

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大连化物所高温二氧化碳电催化还原研究取得新进展

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中科院院士包信和带领研究团队完成的《纳米限域催化及其在甲烷直接转化中的应用》获得2018年度陈嘉庚化学科学奖。该项目提出的“纳米限域催化”概念，实现了甲烷分子的高选择性转化。
　　陈嘉庚科学奖获奖者、中科院院士 包信和：不管是基础研究还是应用研究，都要面向国家的重大战略需求，还有就是面向国际科技前沿。这两点我们是一定要抓住。

1.获奖项目：纳米限域催化及其在甲烷直接转化中的应用

　　包信和教授带领纳米与界面催化研究团队从碳管限域的金属纳米粒子催化合成气制乙醇的探索开始，系统研究了纳米限域体系中催化剂活性中心结构、电子特性和催化性能的控制规律，率先提出了“纳米限域催化”概念。创造性地将具有高催化活性的单中心低价铁原子通过两个碳原子和一个硅原子镶嵌在氧化硅或碳化硅晶格中，形成高温稳定的“晶格限域”的单中心铁催化剂，实现甲烷在无氧条件下直接催化转化，一步生成低碳烯烃和芳烃等高值化学品；在合成气催化转化研究中，他们摒弃了延续九十多年的F-T路线，创造性地将控制反应活性和产物选择性的两类催化活性中心有效分离，使在氧化物表面生成的碳氢中间体在分子筛孔道的限域环境内发生受限偶联反应，实现了煤基合成气一步高效生产烯烃，低碳烯烃的单程选择性超过80%。这些突破性技术在烯烃合成领域被誉为“里程碑式新进展”，从原理上开辟了一系列天然气、煤和生物质等高效制备烯烃等高值化学品的新途径。进一步地，包信和带领的团队正在与国内外企业合作，积极探索这类新过程的工业应用。