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科学研究
稳定存在的多腔纳米氧化亚铜催化剂高选择性电还原二氧化碳制多碳型化合物燃料
 最后更新: 2020-04-23  作者: 佚名  浏览: 226次

  电化学还原CO2转化为高附加值的燃料和化学品,为减少温室气体的排放和可再生彩票注册 的储存提供一条理想的途径。将CO2还原为C1产物可以通过高效的电催化剂实现大电流密度和高法拉第效率,但是CO2深度还原为C2+化合物时,由于C-C耦合难度较大,所以选择性较低,研究发现,正一价氧化态的铜被认为是电催化CO2制C2+产物的活性物质,但Cu+在阴极电位下很容易被还原为CuO,因此设计能够稳定存在的Cu+催化剂对于生成C2+产物至关重要。近期,中国科学技术大学高敏锐课题组和俞书宏院士团队提出具有多腔纳米结构的Cu+催化剂可以稳定碳中间体,这些中间体反过来又覆盖在催化剂的表面,稳定了Cu+活性物质,增大了C-C耦合生成C2+产物的选择性。文章发表在J. Am. Chem. Soc. (2020, 142, 13: 6400-6408)。

图1. 多腔纳米Cu2O催化剂催化CO2制C2+燃料过程示意图
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  该研究设计了多腔纳米、立方体和碎片状三种形态的Cu2O催化剂,并用于CO2电催化还原测试,结果表明多腔纳米结构的Cu2O催化剂在-0.61 V (vs. RHE) 的低电位下生成C2+化合物的分电流密度为267 ± 13 mA cm-2,法拉第效率达到75.2 ±2.7%;同时该催化剂作用下的C2+产物与C1产物的选择性比率达7.2,分别是碎片状Cu2O催化剂和立方体Cu2O催化剂催化效果的8倍和9倍。通过拉曼光谱和X射线吸收光谱观察到,在CO2还原反应发生期间,多腔Cu2O催化剂中的Cu+组分得到了很好的保留,这证明了多腔Cu2O催化剂对C2+产物高生成率、高选择性的制备具有优异的催化性能。

图2. 不同形态Cu2O催化剂电化学还原性能对比
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原文作者:

Peng-Peng Yang, Xiao-Long Zhang,Fei-Yue Gao, Ya-Rong Zheng, Zhuang-ZhuangNiu, Xingxing Yu, Ren Liu, Zhi-ZhengWu, Shuai Qin, Li-Ping Chi, Yu Duan, Tao Ma, Xu-sheng Zheng, Junfa Zhu,Hui-Juan Wang, Min-Rui Gao*, and Shu-Hong Yu*

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