Efficient solar-driven CO2-to-fuel conversion via Ni/MgAlO @SiO2 nanocomposites at low temperature

合成气 材料科学 选择性 化学工程 能量转换效率 太阳能 纳米复合材料 温室气体 离解(化学) 能量转换 石墨烯 纳米技术 催化作用 化学 光电子学 有机化学 物理 工程类 生态学 热力学 生物
作者
Xianglei Liu,Yueyue Ling,Chen Sun,Hang Shi,Hangbin Zheng,Chao Song,Ke Gao,Chunzhuo Dang,Nan Sun,Yi Xuan,Yulong Ding
出处
期刊:Fundamental research [Elsevier BV]
被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.fmre.2022.04.011
摘要

Solar-driven CO2-to-fuel conversion assisted by another major greenhouse gas CH4 is promising to concurrently tackle energy shortage and global warming problems. However, current techniques still suffer from drawbacks of low efficiency, poor stability, and low selectivity. Here, a novel nanocomposite composed of interconnected Ni/MgAlOx nanoflakes grown on SiO2 particles with excellent spatial confinement of active sites is proposed for direct solar-driven CO2-to-fuel conversion. An ultrahigh light-to-fuel efficiency up to 35.7 %, high production rates of H2 (136.6 mmol min−1 g −1) and CO (148.2 mmol min−1 g−1), excellent selectivity (H2/CO ratio of 0.92), and good stability are reported simultaneously. These outstanding performances are attributed to strong metal-support interactions, improved CO2 absorption and activation, and decreased apparent activation energy under direct light illumination. MgAlOx@SiO2 support helps to lower the activation energy of CH* oxidation to CHO* and improve the dissociation of CH4 to CH3* as confirmed by DFT calculations. Moreover, the lattice oxygen of MgAlOx participates in the reaction and contributes to the removal of carbon deposition. This work provides promising routes for the conversion of greenhouse gasses into industrially valuable syngas with high efficiency, high selectivity, and benign sustainability.

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