范科/孙立成Adv. Sci.:Cu2O-Zn高效电化学还原CO2为C2+产物 2023年10月1日 上午12:31 • 顶刊 • 阅读 46 在电化学CO2还原(CO2RR)过程中,对催化剂表面重构的识别是探索和理解活性位点的必要条件。虽然Cu-Zn双金属位点对多碳(C2+)产物有优异性能,但其动态表面重构尚未完全了解。 基于此,大连理工大学范科副教授/西湖大学孙立成院士等人报道了利用掺杂锌(Zn)的Cu2O纳米八面体研究了浸出和再沉积对CO2RR动态稳定性的影响。重构的Cu2O-Zn催化剂在-1.1 V下C2+产物的法拉第效率(FE)为77%。此外,在Al掺杂Cu2O中也发现了类似的CO2RR的动态稳定性,证明了其在两性金属掺杂催化剂中的普遍性。 DFT计算结果表明,基于不同的C-C偶联过程,有三种可能的反应机制,即OC-CO途径、OC-CHO途径和OHC-CHO途径。所有这些途径的第一步都涉及气相CO2分子的氢化,形成*COOH中间体,其中C原子位于不饱和Cu位点。然后,中间体被还原成H2O和a*CO中间体,后者留在Cu位点。在OC-CO途径中,第二个CO2分子随后在另一个不饱和Cu位点被还原为*CO,导致两个*CO中间体的形成。 最后,在这两个CO之间发生C-C偶联产生C2H4,而在Cu2O和Cu2O-Zn上,C-C耦合过程的反应自由能分别为1.94和1.93 eV,因此通过OC-CO途径不能生成C2H4。 在OC-CHO和OHC-CHO途径中,*CO中间体进一步还原形成*CHO中间体。观察到*CO在Cu2O上的吸附能明显低于Cu2O-Zn,导致*CO在Cu2O上加氢以克服其稳定吸附需要更高的能量,导致在Cu2O上生成的*CHO的反应自由能为1.01 eV,高于在Cu2O-Zn上观察到的0.52 eV。 在Cu2O和Cu2O-Zn上,*CO和*CHO中间体之间的C-C偶联反应的自由能分别为0.18和0.31 eV,低于*CO加氢所需的自由能。因此,可以确定在Cu2O和Cu2O-Zn上OC-CHO途径的RDS都是*CO加氢到*CHO。总之,研究发现CO2还原为C2H4主要是通过OHC-CHO途径进行的。 Dynamic Surface Reconstruction of Amphoteric Metal (Zn, Al) Doped Cu2O for Efficient Electrochemical CO2 Reduction to C2+ Products. Adv. Sci., 2023, DOI: 10.1002/advs.202303726. 原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/01/f3c50eb1cf/ 催化 赞 (0) 0 生成海报 相关推荐 催化顶刊集锦:AFM、Appl. Catal. B.、Small、EnSM、Chem. Eng. J.等最新成果 2023年10月12日 华科李会巧AFM:卤化物固态电解质暴露时的空气敏感性和降解演变 2023年10月13日 【催化】复旦大学叶明新&沈剑锋AFM:气相升华转化法制备MOFs用于高效OER 2023年11月13日 Angew:电化学钯催化烯醇的氧化羰基化-环化作用 2022年10月29日 Nano-Micro Letters:超稳定水分散性CsPbBr3纳米晶体用于电催化CO2还原 2023年10月12日 王连洲等Small:基于超薄非层状 TiN 纳米网的先进电催化剂助力锂硫电池 2023年11月3日