Nature子刊:能量转换效率接近20%!Cu-Sn电催化剂助力太阳能CO2还原

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经锡(Sn)改性的铜(Cu)基催化剂已被证明对二氧化碳(CO2)电还原为一氧化碳(CO)具有选择性,但是这种催化剂需要精确控制Sn的负载量。


基于此,瑞士洛桑联邦理工学院Michael Grätzel和Jing Gao、西安交通大学任丹研究员(共同通讯作者)等人报道了一种铜/氧化锡(Cu/SnO2)催化剂,其中SnO2物种是通过CuO基底和溅射Sn粒子之间的自发交换反应(SER)形成的。
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尽管X射线光电子能谱(XPS)和Pb下电位沉积(Pb UPD)证明了其富含Sn的性质,但Cu-SnO2 SER几乎实现了只生产CO,Sn覆盖层的厚度从40到160 nm不等。利用X射线吸收光谱(XAS)、电化学分析和CO吸附/剥离实验,作者发现Cu调节的SnO2 SER位点具有形成C-bound*CO物种的合适结合,从而使其具有生成CO的选择性和活性。
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最后,作者将III-V InGaP2/InGaAs/Ge三结太阳能电池直接连接到定制的双电极流电解槽,在模拟标准空气质量1.5全球照度下,设定了19.9%的新基准太阳能-化学能转换效率,对CO的法拉第效率(FE)为98.9%,创造了太阳能到CO能量转换效率的新纪录。
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Solar reduction of carbon dioxi{attr}3229{/attr} on copper-tin electrocatalysts with energy conversion efficiency near 20%. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-33049-7.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33049-7.




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