Chem. Catal.: Zn-Cu电催化剂中的双金属效应提升CO2还原制CO活性和选择性

CO₂电还原制备合成气是减少碳排放的一种极具前景的手段，合理设计催化剂以使目标产物选择性和活性最大化对于CO₂电还原的工业化非常重要。基于非贵金属的双金属催化材料有望替代具有高活性的贵金属催化剂，不过，关于非贵金属催化剂中双金属效应提升CO₂电还原制CO本征活性的内在机制的报道较少。

对此，斯坦福大学Thomas F. Jaramillo、SLAC国家加速器实验室Frank Abild-Pedersen、Christopher Hahn和加州理工学院John Gregoire等人报道了一种通过电镀方法制备的高活性Zn-Cu电催化剂用于CO₂电还原制CO，研究发现双金属催化剂的本征活性源于Zn-Cu位点的电子效应，该电子效应在CO₂电还原过程中起到了稳定羧基中间体的作用。

电镀过程生成了一种均匀混合的双金属催化剂，Zn-Cu（5s）样品中Zn和Cu物种间存在较强的电子相互作用，相比于纯Zn和纯Cu样品表现出独特的电子特性。

图1. Zn-Cu双金属表面物理表征

在-0.96 V的电极电势下，Zn-Cu（5s）催化剂生成CO的法拉第效率高达97%，而纯Zn样品只有30%，矫正后的结果显示Zn-Cu（5s）催化剂的活性是纯Zn样品的7倍以上，以上结果说明Zn-Cu双金属体系中Zn-Cu的协同作用提升了CO₂电还原活性。不仅如此，Zn-Cu（5s）催化CO生成的活性可以与贵金属Au和Ag催化剂相媲美。

图2. Zn-Cu（5s）双金属催化剂与纯Zn和纯Cu样品的CO₂电还原活性比较

图3. Zn-Cu（5s）双金属催化剂与Au箔和Ag箔样品的CO₂电还原活性比较

Bimetallic Effects on Zn-Cu Electrocatalysts Enhance Activity and Selectivity for the Conversion of CO₂ to CO. Chem Catal. 2021. DOI: 10.1016/j.checat.2021.05.006.

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/2023/10/14/685de12e8a/

Chem. Catal.: Zn-Cu电催化剂中的双金属效应提升CO2还原制CO活性和选择性

相关推荐