Ag 稳定 Cu+/Cu0 接口催化剂用于增强 CO2 电还原到 C2+ 产品的安培级电流密度
Yiyuan Jiang1,2, Chunmei Lv1, Borong Lu1
1Key Laboratory of Superlight Materials and Surface Technology of Ministry of Education, College of Materials Science and Chemical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China.
一种新的银铜催化剂在高电流密度下有效地将二氧化碳转化为有价值的多碳产品. 这一突破为工业电化学二氧化碳还原反应 (CO2RR) 提供了更好的选择性和稳定性.
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:
- 对多碳 (C2+) 产品的电化学二氧化碳还原反应 (CO2RR) 对工业应用至关重要,但在实现高电流密度,法拉第效率 (FE) 和稳定性方面面临挑战.
- 现有的催化剂往往难以满足高效和稳定的CO2RR的苛刻要求.
研究的目的:
- 在工业相关的电流密度下,开发一种高效和稳定的电化学CO2RR到C2+产品的催化剂.
- 为了研究开发的催化剂的接口上的催化机制.
主要方法:
- 一种5.6原子% Ag/Cu2O-Cu催化剂的合成和表征.
- 在1M KOH电解质中对CO2RR性能进行电化学评估.
- 现场拉曼光谱和密度函数理论 (DFT) 计算以阐明反应机制.
主要成果:
- 5.6 原子% Ag/Cu2O-Cu 催化剂在 1.0 A/cm2 的高电流密度下,对于 C2+ 产品,达到了 76.5 ± 1.2% 的法拉代克效率.
- 催化剂在流电池中在0.50A/cm2下20小时显示出稳定的CO2电解.
- 现场研究和DFT计算表明,稳定的Ag/Cu+/Cu0接口通过优化*CO中间体形成和二极化的能量屏障来促进CO2到C2+的转化.
结论:
- 开发的Ag/Cu2O-Cu催化剂具有丰富且稳定的Ag/Cu+/Cu0接口,显著提高了CO2电还原到C2+产品的活性,选择性和稳定性.
- 这些异质接口的协同效应促进了涉及*COOH,*CO和*OCCO中间体的双重反应路径,为实际的CO2RR应用铺平了道路.
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