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2024-04-12 12:20:05

LaCu合金电催化CO2还原合成甲烷

人们知道Cu催化剂在电催化CO2反应生成高附加值燃料和化学品具有优异的性能,其中CH4产物由于具有较高的质量能量密度,因此受到人们的广泛关注。但是,*CO和*CH3O在Cu催化剂表面的吸附能遵循标度关系,这显著的限制产物中CH4的选择性。通过加入第二种金属形成合金催化剂,能够产生一个新的自由度,打破标度关系的限制,因此得以调控反应产物的选择性和分布。
有鉴于此,天津大学巩金龙等报道通过电化学沉积法,Cu与亲氧金属构成合金催化剂,从而调控电催化反应CH4的选择性。
本文要点
(1)
将La, Pr, Y, Sm几种不同亲氧性的金属与Cu构成合金催化剂,通过恒电流电化学沉积方式修饰在气体扩散层上作为工作电极。发现比例为La5Cu­95的催化剂具有高达64.5 %的法拉第效率,部分电流密度达到193.5 mA cm-2,引入的亲氧性La通过强化M-O化学键的方式,降低*CO加氢生成*CHxO的反应能垒,同时能够促进打破*CHxO的C-O化学键生成CH4。
(2)
这项工作为设计Cu催化剂开辟新的方法,展示了通过调控关键中间体物种的吸附,实现CO2RR电化学反应的高选择性。
参考文献
Jing Zhao, Peng Zhang, Tenghui Yuan, Dongfang Cheng, Shiyu Zhen, Hui Gao, Tuo Wang, Zhi-Jian Zhao, and Jinlong Gong*, Modulation of *CHxO Adsorption to Facilitate Electrocatalytic Reduction of CO2 to CH4 over Cu-Based Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.2c12006
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c12006