记者4月15日从中国科学技术大学获悉，近日，该校高敏锐教授课题组和俞书宏院士团队设计了系列具有“富集”效应的纳米催化剂，结合流动电解池的合理设计，成功实现了二氧化碳到目标产物的高选择性转化。相关成果在线发表在近期《德国应用化学》和《美国化学会志》杂志上，并被《德国应用化学》选为“卷首插画”论文。
随着经济的快速发展和化石燃料的大量使用，大气中的二氧化碳浓度逐年升高。二氧化碳转化技术不仅能够降低大气中的二氧化碳浓度，同时还可以得到诸多高附加值的碳基燃料。在目前现有的各种二氧化碳转化技术中，电催化二氧化碳还原技术具有可在常温常压下进行、能够实现人为闭合碳循环等优点，为当前可再生能源的利用和化学燃料合成提供了一种具有应用前景的方法。当前，如何通过更高效催化剂的理性设计与可控合成，并结合催化机制理解，来实现二氧化碳电还原技术走向工业化应用，成为科研的重点与难点。
研究人员使用简单的微波热合成，通过反应参数调节，成功制备了三种具有不同尖端曲率半径的硫化镉纳米结构。模拟表明，这种材料尖端曲率半径减小会引起尖端附近的电场强度增大，从而增强钾离子在电极附近的富集。测试表明，这种多纳米针尖硫化镉催化剂性能大大优于其它过渡金属硫属化物电催化剂。研究团队还进一步提出利用纳米空腔的“限域效应”来富集反应中间体，实现二氧化碳到多碳燃料的高效率转化。以上研究成果为今后相关电催化剂的设计和高附加值碳基燃料的合成提供了新思路。 （记者 陈婉婉）
