KIST与LG化学开发出可加速碳中和的银纳米催化剂
碳捕集利用封存（CCUS）核心技术
为实现2050年碳中和目标而备受关注的碳捕集·利用与封存（Carbon Capture·Utilization·and Storage，CCUS）技术中必不可少的银纳米催化剂，已通过国内政府出资研究机构与企业的联合研究成功开发。
韩国科学技术研究院（KIST，院长 Oh Sangrok）14日表示，其清洁能源研究中心 Oh Hyeongseok·Lee Unghee 博士团队与半导体技术研究团 Hwang Gyuwon 博士团队、LG化学 Noh Taekeun 博士研究团队通过联合研究，开发出一种在表面结合了可抑制二氧化碳捕集装置电解质泛滥的疏水性脂质有机物的银纳米催化剂。
银纳米催化剂在将二氧化碳转化为塑料等石油化工产品原料一氧化碳方面表现出卓越性能，是当前研究最为活跃的催化剂之一。作为将火力发电站、炼油厂及石油化工工厂等产生的二氧化碳转化为有用化合物的电化学碳捕集技术中必不可少的介质，电解质是影响反应速度和效率的关键要素。然而，在二氧化碳电解装置的还原电极处发生的电解质过度流动，即电解质泛滥（electrolyte flooding）现象，会阻碍二氧化碳向电极催化层的传递，已成为制约CCUS技术实现商业化的障碍。
为解决电解质泛滥问题，研究团队在银纳米颗粒表面结合脂质有机物，开发出一种兼具不易与水分子结合的疏水性、并可调控周围反应环境的新型银纳米催化剂。合成得到的银纳米颗粒具有约7纳米（nm，十亿分之一米）大小的正二十面体结构，颗粒表面均匀结合了疏水性脂质有机物。此外，在单位面积上催化剂用量仅为0.3毫克、少于以往1毫克的条件下，也表现出较高的二氧化碳转化活性。
若应用此次开发的催化剂，由于在催化剂用量较少的情况下也可实现长期电化学二氧化碳转化，有望降低催化剂成本并延长更换周期，从而降低通过碳捕集生产一氧化碳的成本。联合研究团队计划开展电化学二氧化碳转化示范系统应用研究，以便将其应用于石油化工工艺等大规模生产设施。
商用银催化剂与合成银催化剂电解质泛滥程度对比示意图。具有亲水性的商用银催化剂表面在高过电压下会发生电解质泛滥，而表面结合脂质有机物、因而具有疏水性的合成银催化剂表面即使在高过电压下也不会发生电解质泛滥。照片由KIST提供
View original imageKIST 责任研究员 Oh Hyeongseok 表示：“本研究提出了一种在电化学系统中同时考虑内在与外在因素的催化剂合成策略，具有重要意义”，“与LG化学共同推进的这一研究成果将加速电化学二氧化碳转化技术的示范与商业化进程”。
本研究在科学技术情报通信部（部长 Lee Jongho）的支持下，通过KIST主要项目及 Carbon to X 项目（2020M3H7A1098229）、创意型融合研究项目（CAP21011-100）实施。相关研究成果已发表于国际学术期刊《Nature Communications》（影响因子：14.7，期刊引证报告领域：5.6%）。
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