电化学CO2还原反应(CO2RR)为将CO2转化为增值燃料和化学品提供了一条有前景的途径。CO2RR在碱性电解质中生产多碳(C2+)方面取得了巨大的进展。然而，碱性CO2RR电解槽中容易发生碳酸盐的形成和交叉。为了规避这个问题，研究人员提出了一个涉及CO2转化为CO和随后电化学CO还原(CORR)的两步法。CORR有利于C-C偶联和C2+生成，以及在碱性条件下无碳酸盐生成。此外，人们已经开发了多种催化剂来促进C2+生产，但是效果并不理想。因此，目前迫切需要开发高活性和选择性的催化剂用于C2+的生产。近日，新南威尔士大学赵川课题组采用芳香族杂环噻二唑衍生物(N2SN)对原子分散的Cu-Au合金表面进行功能化处理，促进CO向乙酸的转化。原位光谱表征和理论计算表明，N2SN层由于其吸电子性能，改变了Cu的氧化状态，促进了Cu-Au合金表面*CO的富集；这有助于*CO发生二聚化形成C-C-O中间体，促进CO转化为乙酸。此外，引入N2SN分子能够降低C-C偶联的能垒，抑制析氢反应，显著提高CORR的活性和选择性。性能测试结果显示，N2SN修饰的CuAu1%(N2SN/CuAu1%)具有优异的CORR性能，在碱性条件下和MEA中，其在400 mA cm-2时达到最佳的FE醋酸盐(55%)，部分电流密度为219 mA cm-2。此外，通过将N2SN/CuAu1%阴极与IrOx偶联，建立了全电池MEA电解槽。CORR分别在100、200和300 mA cm-2下进行500、400和200分钟CO电解，在反应过程中C2+的法拉第效率得到了很好的保持。稳定性操作后，N2SN/CuAu1%的结构和形貌也得到保持，证实了其良好的稳定性。综上，该项工作证实有机分子在调节催化剂局部环境和反应途径以提高选择性方面的重要作用，为今后高效催化剂的开发提供了思路。Molecule doping of atomically dispersed Cu–Au alloy for enhancing electroreduction of CO to C2+ products. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202406281
目前评论：0