将二氧化碳还原为一氧化碳为通过二氧化碳利用生产有价值的化学品提供了一种有前景的方法。但是,催化剂的快速失活和活性不足仍然是挑战。
有鉴于此,中国科学院大连化物所黄延强研究员、苏雄、Xin Shang等报道开发了一种软硬双模板方法,使用价格便宜并且能够规模化的模板合成层状MoS2,通过控制层数可以方便的调节硫空位。
本文要点:
(1)
平面内空位的浓度随着MoS2层数的减少而不断增加,有助于单层MoS2的CO选择性达到100%,并在600°C下反应300小时后性能稳定。CO的时空产率达到35.7 gCO-1gcat-1 h-1,比大多数目前的催化剂性能更好。
(2)
多种表征测试以及结合理论计算表明,面内硫空位通过直接解离CO2来增强CO的产生,使得面内硫缺陷的活性比边缘硫空位高5.8倍以上。决速步骤从切断边缘C-O化学键变成能垒较低的平面硫空位再生。
这项研究展示了通过调控不同结构的空位设计和合成MoS2减少二氧化碳排放,揭示了潜在的工业应用前景。
参考文献
Zhiyuan Zheng, Xin Shang, Weijue Wang, Xiaofeng Yang, Xiong Su, Yanqiang Huang, Boosting C-O Bond Cleavage and Reverse Water-Gas Shift Activity via Enriched in-plane Sulfur Vacancies in Single-Layer Molybdenum Disulfide, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202422953