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罗俊课题组在电催化氮气合成氨研究中取得重要进展

返回太阳集团城官方app-澳门太阳集团官方网址 主页   发布时间:2018-12-20 作者:  来源: 新能源材料与低碳技术 阅读量:[]

12月12日,我校新能源材料与低碳技术研究院罗俊教授课题组发现一种新颖的催化氮气还原合成氨的电催化剂,即负载在氮掺杂三维多孔碳上的Mo单原子催化剂(如图)。这种催化剂在碱性电解液中,展现出较高的氨产率(34.0±3.6 μgNH3h-1mgcat.-1)和法拉第效率(14.6±1.6%)。这两项性能指标均处于已报道的基于非贵金属催化剂的常温常压电催化还原氮气合成氨的最好结果之列。


“氨”作为一种重要的化工原料,在化工生产、农业和能源转化等方面有着广泛的应用。目前,工业合成氨主要采用高温高压的Haber-Bosch工艺技术。鉴于此,为节能环保,发展在温和条件下合成氨的新路线是非常必要的。电催化氮气还原在理论上可于常温常压下进行,并且原料(水和氮气)来源广泛,这为在温和条件下实现氨的绿色合成带来了契机。但由于N≡N三键极难活化断裂以及氮气溶解度低等问题,氮气的电还原反应在热力学和动力学上极难进行,而且由于析氢竞争反应的存在,致使电催化氮气合成氨的效率和选择性都非常低。因此,如何提升电催化氮还原反应的选择性、进而提升合成氨的效率将是常温常压下电化学合成氨研究面临的重大挑战。该项发现将为在常温常压下电化学合成氨研究方面取得重大突破做出一定的贡献。


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对此,罗俊教授课题组与美国加州大学欧文分校忻获麟教授课题组、美国布鲁克海文国家实验室Radoslav Adzic教授课题组合作,成果以“Atomically dispersed Mo catalysts for high-efficiency ambient N2fixation”为题在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201811728)。我校为第一完成单位,罗俊教授、Radoslav Adzic教授和忻获麟教授为通讯作者,韩丽丽博士、我校讲师刘熙俊博士和我校硕士生陈金苹为第一作者。该论文承蒙国家重点研发计划、国家自然科学基金、天津市教委和天津市科委等支持。


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(左一为罗俊教授)


罗俊,2001年和2006年,在清华大学分获学士和博士学位;2006年-2007年,在英国Warwick大学(即华威大学)化学系作博士后研究;2007年-2011年,在英国牛津大学材料系作Research Fellow;2011年-2015年,在清华大学材料学院和北京国家电镜中心为副研究员;2015年-今,在太阳集团城官方app材料学院、新能源材料与低碳技术研究院、电镜中心为特聘教授、博导、研究院副院长、电镜中心主任。长期从事纳米材料及器件与电子显微学方面的科研。已在Nature Energy、Advanced Materials、Nature Communications、Angewandte Chemie International Edition等国际著名学术期刊上以第一作者和/或通讯作者身份发表论文43篇。曾被Advanced Materials、Nature Communications等学术期刊邀请为审稿人。在一年半内主持完成建设太阳集团城官方app电镜中心,其总资产约6200万元人民币,拥有包括国际领先的球差校正电镜在内的六台电镜等,已与全球最大电镜公司美国FEI公司(现为美国Thermo Fisher公司材料科学部)建立联合实验室,在两年内为超过400个课题组提供测试服务,协助他们完成多项课题以及将大量结果发表在Science、Nature子刊、Advanced Materials、JACS、Angewandte Chemie International Edition等国际一流期刊上。

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