通过在碳基纳米反应器上丰富中间体来提高CO2降电中的C2+产品选择性
Min Wang1,2, Chunjun Chen1,2, Shuaiqiang Jia1,2
1Shanghai Key Laboratory of Green Chemistry and Chemical Processes, State Key Laboratory of Petroleum Molecular & Process Engineering, School of Chemistry and Molecular Engineering, East China Normal University Shanghai 200062 China wxia@chem.ecnu.edu.cn hhwu@chem.ecnu.edu.cn hanbx@iccas.ac.cn.
Chemical science
|June 7, 2024
概括
一个具有空腔结构的新型纳米反应器增强了二氧化碳 (CO) 的电化学减小到有价值的多碳产品. 这种设计提高了CO2转换的选择性和稳定性.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 电化学CO2还原反应 (CO2RR) 到多碳 (C2+) 产品,具有较低的选择性和稳定性.
- C-C 合对于 C2+ 形成至关重要,但在动力学上受到阻碍.
研究的目的:
- 设计一个纳米反应器,增强选择性CO2产品的C-C合.RR到C2+产品.
- 为了提高活性铜 (Cu) 位点的稳定性和分散性.
主要方法:
- 有限元法 (FEM) 模拟指导了纳米反应器的设计.
- 制造一个稳定的基于碳的纳米反应器,具有空腔结构和Cu活性点.
- 电化学测试和在现场的拉曼光谱.
- 密度函数理论 (DFT) 的计算.
主要成果:
- 该纳米反应器在C2+产品方面实现了80.5%的法拉代克效率,C2+-C1的选择性为8.1.
- 活性部位的高分散和稳定性保持了超过20小时.
- 在流量电池中实现了323 mA cm-2的C2+部分电流密度.
- FEM, *in situ* Raman和DFT研究证实了纳米反应器内的*CO中间体的丰富,促进了C-C合.
结论:
- 一个空腔结构的纳米反应器有效地促进了选择性CO2产品的C-C合,RR到C2+产品.
- 碳外稳定和分散Cu活性位点,增强催化剂的寿命.
- 本文介绍了一种催化剂设计策略,通过理性几何工程来提高CO2RR性能.


