天理学术

近日，我校新能源材料与低碳技术研究院鲁统部、余自友教授团队在电催化CO₂还原制备高浓度液体产物的最新成果被国际顶级期刊Nature Catalysis接收。成果论文题目为“A high-flux membrane electrode assembly for CO₂ electroreduction to 4.5 M formate with over 8，000 h stability”。该论文通讯作者为鲁统部教授、余自友教授，第一作者为博士研究生李静静。

利用可再生能源驱动电催化CO₂还原合成高附加值化学品，是实现碳中和目标的重要途径之一。而生成的甲酸盐液体产物通常与大量电解液共存，导致产物浓度偏低，显著增加了后续分离与提纯的成本。采用无阴极电解液的膜电极构造虽然可实现高浓度甲酸盐的合成，但普遍面临运行时长难以突破100小时的瓶颈，严重制约了其工业化应用前景。

针对这一前沿问题，该研究提出采用高通量泡沫铜作为催化剂载体，利用其丰富且贯通的三维大孔道结构，为液体产物提供高效传质通道，强化产物从催化剂表面的快速脱附与定向转移，从而实现甲酸盐液体产物的高浓度、长时间连续制备。以Cu/Bi核壳纳米线作为催化剂，在仅通入干燥CO₂、不加阴极电解液、电流密度为200mA/cm²的条件下，电解槽能够在长达8000小时连续产生4.5mol/L的甲酸盐，且法拉第效率始终维持在90%左右，该性能达到当前文献报道的最高水平。为进一步验证应用潜力，本研究将电解槽拓展至100cm²大尺寸电解槽，催化体系仍保持优异的催化活性与稳定性，为后续工业化奠定了坚实基础。该技术目前正与中国石油兰州石化公司开展中试实验。

据悉，Nature Catalysis是Nature期刊的核心子刊，主要刊发催化、能源领域的重要研究成果，最新影响因子为44.6。此项科研成果被Nature Catalysis接收，标志着我校科研团队在材料化学、新能源研究领域取得了新的突破。