多原子石接口的选择性选效应,用于在工业电流密度下高效的格式电合成和演变
Mengyang Zhang1,2, Wei Zhu1, Zhengyang Liu1
1School of Chemistry and Molecular Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing, 211816, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|July 9, 2025
概括
工程设计的多原子石接口可以提高电催化CO2转化以形成高效率和稳定性. 这一突破使得在工业条件下能够可持续地生产有价值的化学物质,如尿素.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 电催化二氧化碳的转化对于可持续的化学生产至关重要.
- 开发稳定高效的多原子接口架构以减少二氧化碳仍然是一个重大挑战,特别是在工业条件下.
研究的目的:
- 为增强电催化二氧化碳转化设计多原子石接口.
- 为了研究这些接口在广泛的pH范围内的性能和稳定性.
- 开发用于高价值化学合成的综合电解系统.
主要方法:
- 多原子Bi接口 (Bi0/Biδ+-O部分) 的精密工程,通过将单个Bi原子和集群嵌入多孔Bi2O3-x纳米片中.
- 在各种电解质 (性,中性) 中评估电催化CO2转化性能.
- 配合甲醇电氧化催化剂的对称/不对称电解剂的制造和测试.
- 在现场表征和理论计算以阐明反应机制.
主要成果:
- 在低电位 (-0.5 V vs RHE) 实现了卓越的二氧化碳转化,以高法拉代克效率 (FEformate > 90%) 的形式.
- 在广泛的pH范围中表现出异常的长期稳定性 (>150小时).
- 在工业电流密度下,开发了在两个电极上产生酸盐的电解剂,其生产率高 (4980 μmol h-1 cm-2).
- 揭示了涉及界面原子选效应的机制,增强*OCHO形成并抑制H2进化.
结论:
- 设计的多原子Bi接口为电催化二氧化碳转化提供了一个高效和稳定的平台.
- 这种方法促进了高附加值化学品的可持续合成,包括潜在的尿素生产的酸盐.
- 这项研究为先进的电化学合成和可持续的化学进化奠定了基础.
