李逢旺:开发新型分子调控策略,实现二氧化碳高效转化,助力“碳中和”( 三 )


为了进一步探究清楚更加真实的研究状况 , 李逢旺团队还需要克服信号强度等因素的影响 , 这无疑增大了研究的难度 。
利用原位拉曼光谱、原位同步辐射 X 射线吸收谱和原位 X 射线衍射技术 , 李逢旺及合作者利用美国阿贡国家实验室、澳大利亚同步辐射中心等地的先进同步辐射光源 , 研究了催化剂材料的化学与结构性质 , 以及反应物和反应中间体在材料表面的吸附行为 。
李逢旺:开发新型分子调控策略,实现二氧化碳高效转化,助力“碳中和”
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图 | 李逢旺实验室成员在利用原位电化学-光谱学研究催化反应机理(来源:李逢旺)
这些在原位电化学反应池中得到的催化剂材料表面和催化剂/电解液/反应物界面的动态、实时(时间分辨率达到世界领先的十秒级)、原子级分辨率的物理化学和材料化学信息 , 加深了对于涉及多个电子/质子转移步骤的复杂反应 , 比如二氧化碳还原、硝酸盐还原的反应动力学和催化剂动态重构的认识 。
除此之外 , 李逢旺还发明了一种级联式的电化学二氧化碳电还原系统 。 该系统将反应拆分为二氧化碳-一氧化碳和后续的一氧化碳-乙烯的两步串联反应 , 该研究解决了目前二氧化碳还原反应中普遍存在的碳酸盐形成问题 , 在保持高能量效率的同时 , 降低了由产物分离和二氧化碳回收造成的额外成本 。
2021 年 3 月 17 日 , 相关研究以《级联 CO? 电还原避免碳酸盐形成 , 实现高效生产乙烯》(Cascade CO? electroreduction enables efficient carbonate-free production of ethylene)为题发表在 Joule 上 , 李逢旺担任共同第一作者[2] , 该成果还申请了美国专利 。
李逢旺:开发新型分子调控策略,实现二氧化碳高效转化,助力“碳中和”
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图 | 相关论文(来源:Joule)
值得关注的是 , 李逢旺还制备了新型电解液组分 , 用于解决碳酸盐形成的问题 , 相关研究成果申请了美国专利 。 2021 年 6 月 4 日 , 相关研究以《在强酸中电解 CO? 制备多碳产品》(CO? electrolysis to multicarbon products in strong acid)为题发表在 Science上 , 李逢旺在此次研究成果中担任通讯作者[3] 。
李逢旺:开发新型分子调控策略,实现二氧化碳高效转化,助力“碳中和”
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图 | 相关论文(来源:Science)
综上所述 , 李逢旺的研究在面向未来的清洁能源开发利用方面具有重要意义 。 他一直致力于利用可再生电能 , 以清洁、丰富的资源(如水、二氧化碳、氮气)作为原料 , 生产“绿色”、廉价的化工产品和动力燃料 , 以期达到替代化石燃料 , 实现“碳中和”的最终目标 。
对于入选“创新 35 人” , 李逢旺表示 , “非常感谢主办方对我的认可 。 在整个国家和创业者都在关注‘碳达峰’、‘碳中和’的大背景下 , 我所做的努力和贡献能被大家看到 , 是一件很有成就感的事 。 另外 , 在这个浪潮中 , 当自己的研究可以被同行有所借鉴、有所参考 , 对我来说也很有意义 。 ”
如今 , 新兴的风电、太阳能发电的大规模普及和发电成本的迅速下降 , 为清洁电力驱动的能量转化、二氧化碳的捕集、转化技术提供了许多机遇 。
未来 , 李逢旺希望可以继续做一些好奇心驱动的基础研究 , 以解决二氧化碳催化转化 , 以及更广泛的清洁能源高效利用中存在的基础科学问题 。
-End-
参考:
1. F Li, YC Li, Z Wang, J Li, DH Nam, Y Lum, M Luo, X Wang, A Ozden, Nature Catalysis 3, 75-82(2020)
https://www.nature.com/articles/s41563-020-0610-2
2. Adnan Ozden,et al. Joule 5, 706–719(2021)

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