新型銅催化劑助力二氧化碳變燃料 相關成果日前發(fā)表于《美國化學會志》
中國科學技術大學教授高敏銳課題組合成一系列暴露不同銅(100)和銅(111)晶面比例的銅催化劑,發(fā)現(xiàn)銅(100)/銅(111)的界面位點相比于單一的晶面展現(xiàn)了顯著增強催化碳—碳電化學耦聯(lián)的性能
,對于利用二氧化碳制備多碳燃料具有重要意義 。相關成果日前發(fā)表于《美國化學會志》。
電催化二氧化碳還原制備高附加值化學品
,是二氧化碳資源化利用的有效手段
。近年來
,科學界通過電催化二氧化碳制備能量密度高
、應用前景廣闊的多碳燃料取得很大進展,但其選擇性和轉化效率仍不盡人意
。這主要由于二氧化碳轉化為多碳燃料需經歷動力學緩慢的碳—碳耦聯(lián)過程。因此
,設計并創(chuàng)制能高效促進碳—碳電化學耦聯(lián)的催化劑至關重要
。
研究人員利用電化學測試表明
,與其他銅催化劑相比,這種新型銅催化劑在電流密度為每平方厘米100毫安至400毫安時
,均有利于催化二氧化碳到多碳產物的轉化
。多碳產物的選擇性與銅(100)/銅(111)界面的長度呈現(xiàn)線性相關,證明該界面為催化碳—碳耦聯(lián)的活性位點
。原位拉曼和紅外實驗證明
,在銅(100)/銅(111)界面處,能更好吸附中間體
,展現(xiàn)更強的碳—碳耦聯(lián)能力
。理論計算進一步表明,銅(100)/銅(111)界面處電子結構被優(yōu)化
,促進了碳—碳耦聯(lián)動力學
。
該項研究發(fā)現(xiàn)了銅原子排列變化形成的特定界面結構能更高效地催化碳—碳耦聯(lián),降低多碳產物形成過程中的關鍵步驟能壘
責任編輯:孫知兵
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