4月23日电分析化学系列学术报告

　　报告人简介：刘敏，1982年出生，教授，博士生导师，超微结构与超快过程湖南省重点实验室、粉末冶金国家重点实验室成员。湖南师范大学理学学士、硕士，中科院电工所工学博士。2010-2015年日本东京大学特任研究员、主任研究员，2015-2017年加拿大多伦多大学博士后，于2017年8 月加入中南大学。近年来在能源环境催化材料及器件领域取得了多项创新成果，在Nature,Science,Nature Photonics,Nature Chemistry,Nature Communications,Science Advances,Journal of the American Chemical Society, Advanced Materilals,Angewandte Chemie International Edition,Nano Letters,ACS Nano等国际权威学术期刊上发表论文60余篇，论文他引>2500 次，H-因子为27,相关研究成果多次被Science Daily, Science News, Phys.org,福布斯等新闻媒体报道。担任10余个国际主要学术期刊审稿人。申请中国、加拿大日本发明专利20余项，其中 13 项已经授权。博士毕业论文被评为2011年中科院优秀博士论文。

    报告摘要：CO₂的电化学还原为可再生能源的储存和碳基化学原料的可持续合成提供了一条极具前途的途径。CO₂还原反应的低活性和选择性是该过程中的一个关键挑战。实现低过电位还原CO₂，高电流密度下较长时期内生成所需产品，和选择性反应且无有害副产物生成是追求的理想目标。然而，目前CO₂还原反应仍然受到CO2在水性电解质中溶解度低的限制，导致相比于CO₂还原反应其质子更加有利于还原成H₂，从而削弱反应的选择性。刘敏教授等人发展的场诱导反应物浓度技术可以增强CO₂还原反应过程。通过形成纳米针阵列电极，在施加低外加过电位的情况下就能产生高局域电场。高电场富集电解质阳离子，同时阳离子带动局域高浓度CO₂形成活性CO₂还原表面。模拟结果显示，相比于准平面区域，纳米针尖可以获得提高10倍以上的电场。在CO₂还原为CO的过程中，利用自下而上的方法合成的金纳米针电极，在-0.35V的低电位情况下，可以获得创纪录的低起始电位和创纪录的高几何电流密度，同时具有几乎定量的法拉第效率(>95%）。这个电流密度超越之前报道的最好的金纳米棒，金纳米颗粒和氧化衍生的贵金属催化剂一个数量级。纳米针电极可以在无机水性电解质中稳定连续反应超过8个小时。场诱导反应物浓度的概念也被用来构造其它金属纳米针和金属或金属硫化物包覆的金纳米针。这些电极也极大增强了CO₂转换成烃的效率，证明了场诱导反应物浓度概念的广泛适用性。