原子隔离的Cd位点促进CO电还原到C2+ 酒精在安培级电流密度
Yu Zhang1, Changgeng Wei2, Bin Nan3
1Key Laboratory of Functional Molecular Solids, Ministry of Education, College of Chemistry and Materials Science, Anhui Normal University, Wuhu, 241002, P.R. China.
在铜纳米板 (Cd-SACs@Cu NS) 上引入单个原子,可显著提高CO2电还原中的C2+酒精产量. 这种先进的电催化剂在广泛的电流密度范围内实现了高效率,为可持续的化学合成提供了有希望的途径.
科学领域:
- 电触媒溶解是一种电触媒.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可持续化学 可持续化学
背景情况:
- 电化学二氧化碳减排反应 (CORR) 对于将二氧化碳转化为有价值的化学物质至关重要.
- 开发高效的电催化剂,使C-C合到C2+酒精仍然是一个重大挑战.
- 基于铜的电催化剂是有希望的,但往往受到低选择性和效率的影响.
研究的目的:
- 在CORR中使用基于Cu的模型电催化剂研究C-C与C2+酒精的合机制.
- 为了提高CORR性能,设计和评估用Cd单个原子 (Cd-SACs@Cu NS) 修改的Cu纳米板.
- 阐明单个Cd原子在促进对C2+酒精的选择性方面的作用.
主要方法:
- 合理设计和合成Cd-SACs@Cu NS和未经修改的Cu NS电催化剂.
- 在性条件下在流电池中评估电化学性能.
- 在现场表征技术和理论计算 (DFT) 来研究反应机制.
主要成果:
- 在高电流密度 (1100 mA cm-2) 的情况下,Cd-SACs@Cu NS对C2+酒精 (近70%) 显著提高了法拉代克效率 (FE).
- 对C2+醇的高FE (>50%) 在广泛的电流密度范围 (100-2100 mA cm-2) 中保持.
- 未经修改的Cu NS主要通过C-O键裂解产生C2H4.
结论:
- 在Cu NS上原子分散的Cd位改善H2O解离和CO吸附,促进C2+酒精选择性.
- Cd和Cu之间的协同作用促进了溢出和中间质子化,这对于C2+酒精形成至关重要.
- 通过CORR,Cd-SACs@Cu NS代表了一种高效的电催化剂,用于通过CORR选择性C2+酒精生产.
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