耿志刚教授

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心

摘要：N2的高效活化和电催化转化是能源催化领域的一个重要研究方向。在常温常压下，利用电能驱动将N2高效转化为NH3、HNO3、NH2OH等基础化工原料，有望颠覆高温高压合成氨传统化工过程，加速传统合成氨工艺转型。作为没有偶极的非极性小分子，N2具有极大的键能（N≡N键能为940 kJ/mol），很难在催化剂表面发生化学吸附作用，难以被活化，导致N2直接电化学催化还原反应活性较低，这是目前N2直接电催化转换的难点。鉴于此，探寻N2高效活化手段对后续催化转化和资源化利用具有重要意义。

闪电固氮是一种自然界常见的高效固氮方式。受此启发，以高压电弧为驱动，打破N≡N实现N2高效活化是突破N2直接电催化转化低活性壁垒的有效手段。具体地，以空气为氮源，通过电弧放电方式，首先将N2活化为NOx物种，进而通过高效催化剂设计，即可将NOx物种电催化转化为目标产物。研究团队以空气作为原料，利用等离子体高效固氮制HNO3耦合HNO3电催化还原过程，已实现NH2OH的高活性制备。与此同时，研究团队以NO3-为氮源，已实现高效电催化合成氨过程。因此，耦合等离子体驱动的N2高效活化和NOx物种电催化转化有望替代传统固氮工艺实现低碳、可持续氮物种资源化利用过程。

简介：中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心特任教授，国家自然科学基金委优秀青年基金获得者，博士生导师。近年来主要从事纳米材料的可控制备及其在小分子电化学催化能源转化等方面研究工作。近5年以第一作者/通讯作者在Nat. Sustain.，Chem. Soc. Rev.，J. Am. Chem. Soc.，Nat. Commun.，Adv. Mater.，Angew. Chem. Int. Ed.，和Nano Lett.等期刊发表学术论文40余篇。主持国家自然科学基金委项目四项、延长石油联合实验室横向项目一项、中国科学院稳定支持青年团队子课题和科技部国家重点研发计划任务负责人项目各一项。

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能源学院M1楼一号会议室

2024年4月19日，13:00

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大连化物所催化基础国家重点实验室 辽宁省低碳能源科学与技术重点实验室