选择性和可扩展的CO2电解由导电性离子植入的氧化纳米集群支持
Zhen Zhang1, Minzhe Li2, Rui Gao3
1Department of Chemical Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada.
Journal of the American Chemical Society
|February 23, 2024
概括
研究人员通过嵌入离子和氧化物纳米集群开发了导电性化物催化剂. 这种先进的材料显著改善了二氧化碳 (CO2) 电解,实现了工业级性能,并抑制了演变反应 (HER).
科学领域:
- 电化学
- 材料科学
- 催化剂
背景情况:
- 催化剂支对于催化反应至关重要,化物在电催化二氧化碳减少方面是有前途的,但由于绝缘性和竞争的演化反应 (HER) 而受到限制.
- 金属支相互作用显著影响催化剂性能,特别是在二氧化碳减排等电催化过程中.
研究的目的:
- 设计一种以酸为基础的电催化平台,具有增强的电子导电性和抑制的HER,以有效减少二氧化碳.
- 研究骨离子和氧化物纳米集群对岩支的电子结构和催化活性的影响.
主要方法:
- 将离子植入Y质框架以改善电子导电和HER抑制.
- 将超细的氧化物纳米集成到定制的化物Y的超级中.
- 包括部分电流密度和法拉第效率测量在内的二氧化碳减少反应的电催化试验.
主要成果:
- 实现了工业级部分电流密度为335mA cm-2的CO生产,具有97.1%的法拉代效率.
- 在120小时以上的工业相关电流密度下证明稳定的法拉第效率高于90%.
- 骨对的d带宽进行调整,增强了中间稳定 (*COOH) 并减弱了CO中毒,同时通过创建热力学屏障来抑制HER.
结论:
- 具有嵌入金属离子和集群的定制导电热层作为工业级二氧化碳电解的有效电催化支.
- 这种方法提供了在各种能源转换应用中增强以热为基础的电催化剂适应性的概念证明.
- 金属支相互作用调节的策略为设计用于二氧化碳的先进电催化剂提供了途径.
