聂伟轩
实验室负责人
材料科学与工程、化学
电化学催化CO₂转化实验室
联系
邮箱: nieweixuan@westlake.edu.cn
个人简介
聂伟轩,江苏扬州人。2012年、2015年于南京大学获得化学专业理学学士学位、无机化学专业硕士学位。 2015 – 2021年在美国密歇根大学(University of Michigan, Ann Arbor)攻读无机化学专业并获得博士学位。2021年5月起在美国加州理工学院 (California Institute of Technology, Caltech),加盟美国能源部组建的“液体阳光研究联盟” (The Liquid Sunlight Alliance, LiSA)从事博士后研究工作。曾荣获国家优秀自费留学生奖学金、美国化学会无机化学青年学者奖(ACS Division of Inorganic Chemistry Young Investigator Award)、美国南京大学教育基金会奖学金(American NJUEF Scholarship)等奖项。聂伟轩博士于2023年冬季加入西湖大学工学院任特聘研究员,助理教授,独立PI,建立“电化学催化CO₂转化”实验室。
学术成果及研究方向
随着我国“碳达峰”、“碳中和”科学发展目标的提出,利用绿色电能将二氧化碳(CO₂)通过电化学催化方式转变成生产/生活所需的能源产物(如合成气、甲烷、乙烯、乙醇等),成为“碳减排”方式以外能够实现高效“碳循环”,并促进能源产业升级的有效技术途径。基于此愿景,高效催化剂的设计以及对电化学催化CO₂还原反应(CO₂ reduction,CO₂R)机理的研究尤为关键。近年来,大量分子催化剂(金属离子/有机配体形成的配合物分子)和固体催化剂(金属及其合金电极,碳及其参杂材料、MOF/COF新型催化材料等)被设计出来,但是绝大部分都基于实验室理想的测试环境,而对工业生产条件下的实际问题考虑不足。聂伟轩教授课题组研究将聚焦于该领域两大催化剂类别——分子催化剂和固体催化剂受限于实际生产条件和要求的瓶颈问题:

1. 分子催化剂:
a) 如何降低能耗而提高催化活性?
打破传统分子催化剂“催化活性”与“有效过电位”的关联限制(scaling relationships),设计出在较低CO₂R过电位下具有高催化活性的新颖分子催化剂体系,实现“节能”与“高产”的同步优化。
b) 产生高价值的CO₂还原产物
通过对传统CO₂还原机理的突破和改变,以及对新颖分子催化剂结构的设计,期待发展出能够将CO₂高选择性地催化还原成>2电子(除CO与甲酸以外的)高阶还原产物的分子催化体系。

2. 固体催化剂:
a) 如何提高工业生产中CO₂气体的利用率?
调控催化剂表面微环境,实现酸性溶液中高效的CO2还原,避免CO2气体在电解液中形成碳酸根离子,提高CO₂利用率。
b) 有效利用工业废气中的CO₂
调控催化剂表面微环境,实现低浓度非纯态CO₂气体的有效催化还原。

聂伟轩