南开大学材料科学与工程学院成立十周年系列学术论坛
报告时间：2025年10月17日上午10:00—12:00
报告人：马天翼教授 （皇家墨尔本理工大学（RMIT University））
报告地点：材料科学与工程学院 236会议室
报告题目：二氧化碳捕集与转化
报告人简介：马天翼，皇家墨尔本理工大学杰出教授，澳大利亚研究委员会未来学者，英国皇家化学会会士，科睿唯安全球高被引学者。他担任澳大利亚研究委员会智能能源工业转型中心（E2Crop）主任，以及原子材料与纳米制造中心（CAN）科研主任。其国际学术地位体现在在顶级期刊发表超过500篇论文，H指数为106，被引次数超过45,000次。他的研究获得了国际权威专家和机构的高度认可，并荣获2024年澳大利亚总理科学奖——马尔科姆·麦金托什物理科学年度奖、澳大利亚科学院Le Févre奖章、以及英国皇家化学会Horizon奖等。他的科研影响力和领导力也体现在指导超过30名博士研究生，获得超过4,000万澳元的政府和产业经费，并在国际学术舞台上积极担任学术职务，包括超过15本国际期刊的副主编、编委及客座编辑。他专注于基础科学突破，同时推动原型放大与实际应用。其研究成果已在澳大利亚本地实现示范，例如平方米级太阳能制氢装置、千瓦级二氧化碳电解槽、公斤级甲酸生产微型中试装置以及高能量密度电池组。
报告摘要：碳捕集与利用（CCU）技术对于实现净零排放至关重要，但传统的二氧化碳电化学还原需要高能耗的解吸过程以及纯化后的CO₂原料，限制了其工业应用。我们报道了一种液相胺捕集-电解平台，该平台可直接将燃烧后烟气中的二氧化碳转化为增值的C1和C2产物，而无需中间释放步骤，可作为现有胺吸收装置的即插即用模块。通过协同优化催化剂结构、界面工程及电解质组成，体系能够实现对一氧化碳、甲酸盐和乙烯的可调控选择性，并保持对真实烟气杂质的耐受性。原位光谱及密度泛函理论揭示了催化剂–胺–二氧化碳相互作用在推动高效转化中的关键作用。与传统CCU路线相比，该方法可降低约60%的能耗和高达70%的资本成本，同时消除昂贵的二氧化碳纯化需求。近期进展包括开发适用于连续流反应的金属–氮–碳框架和双金属界面，以及与可再生电力相结合的中试规模示范。这一一步到位的捕集–转化过程解决了CCU价值链中的关键瓶颈，为工业碳管理提供了可规模化、经济上具有吸引力的途径。
