在CO2电还原中揭示增强多碳产品形成的Ag调节Cu活性位点
Felicia Di Costola1,2, Nicolò B D Monti1,2, Ilargi Napal3,4
1Department of Applied Science and Technology (DISAT), Politecnico di Torino, Corso Duca degli Abruzzi 24, Turin 10129, Italy.
铜银 (Cu-Ag) 双金属电极有效地将二氧化碳 (CO2) 转化为有价值的C2产品,如乙醇和乙烯. 这种新方法提高了二氧化碳减排反应 (CO2RR) 的性能和稳定性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 碳二氧化物 (CO2) 的电催化降低对于可持续的化学和燃料生产至关重要.
- 开发高效和稳定的二氧化碳减排反应 (CO2RR) 仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发一种简单的,不含表面活性剂和溶剂的方法,用于制造Cu-Ag双金属气体扩散电极 (GDE).
- 与单金属相比,研究Cu-Ag GDE的增强CO2RR性能和稳定性.
- 阐明Ag在提高C2产品选择性和催化剂稳定性的作用.
主要方法:
- 使用Cu的喷,然后用Ag替代Cu的双金属GDE的制造.
- 电化学评估CO2RR性能,包括法拉第效率 (FE) 和电流密度.
- 在现场X射线吸收光谱 (XAS) 用于在反应条件下研究电子结构和活性物种.
主要成果:
- 优化的Cu-Ag GDEs在C2产品 (乙醇和乙烯) 中实现了高FE,分别达到73%和69%在400和600mA cm-2下.
- 在3小时后,Cu-Ag系统显著改善了运行稳定性,维持了C2产品的49% FE.
- 在现场XAS显示,Ag稳定了Cu+物种,促进了C-C合并增强了长期选择性.
结论:
- 没有表面活性剂和溶剂的Cu-Ag GDE的制造为高性能电催化剂提供了方便的途径.
- Cu和Ag之间的协同效应是提高对C2产品的CO2RR选择性和改善催化剂稳定性的关键.
- 这项研究为设计基于的先进催化剂提供了有价值的见解,以实现高效的二氧化碳转化.
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