在乙烯和乙醇之间切换CO2电还原路径,通过调铜纳米纤维上的涂层的微环境
Xing Tong1,2, Pei Zhang1, Peng Chen1,2
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, CAS Key Laboratory of Colloid and Interface and Thermodynamics, CAS Research/Education Center for Excellence in Molecular Sciences, Center for Carbon Neutral Chemistry, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Science, Beijing, 100190, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|September 20, 2024
概括
研究人员设计了带有多聚烯涂层的铜纳米纤维,创建了一个超疏水的表面,可以从二氧化碳减排中选择性地产生乙醇. 这一进步为高效的电化学二氧化碳转化提供了新的途径.
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:
- 电极表面工程是控制二氧化碳减排反应 (CO2RR) 的关键.
- 铜基催化剂对CO2RR进行了广泛的研究,但选择性仍然是一个挑战.
- 电极表面的疏水性可以影响反应通路.
研究的目的:
- 开发一种铜纳米纤维催化剂,在CO2RR中提高乙醇生产的选择性.
- 调查表面特性,特别是超性在指导CO2RR路径中的作用.
- 阐明从乙烯切换到乙醇选择性背后的机制.
主要方法:
- 用聚烯涂层的铜纳米纤维的制备,使用聚烯 (PVP) 作为模板.
- 催化剂表面特性 (超疏水性与疏水性) 的表征.
- 在流量电池中对CO2RR性能进行电化学评估,包括法拉第效率测量.
主要成果:
- 超疏水性Cu/Cu2+1O/SHNC催化剂 (含PVP) 对乙醇具有很高的选择性 (66.5%FE在-1.1V与RHE).
- 疏水性Cu/Cu2+1O/NC催化剂 (没有PVP) 有利于乙烯生产.
- 超水的表面增强了当地的CO2/H2O比率,并促进了乙醇形成的途径.
结论:
- 将pyrrolidone组纳入pyrrole涂层中,可以创建一个对乙醇选择性至关重要的超疏表面.
- 超疏水表面促进了二氧化碳的转移,并改变了界面相互作用,有利于乙烯而不是乙醇的生产.
- 这项工作展示了一种通过表面微环境工程调整CO2RR选择性的策略.
