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大連化物所開(kāi)發(fā)單原子合金材料促進(jìn)電催化CO2還原的C-C偶聯(lián)

研發(fā)快訊 2023年06月19日 09:46:39來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 21091
摘要近日,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能研究部太陽(yáng)能制儲(chǔ)氫材料與催化研究組研究員章福祥團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一種單原子鉍修飾銅合金催化劑。

  【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊近日,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能研究部太陽(yáng)能制儲(chǔ)氫材料與催化研究組研究員章福祥團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一種單原子鉍修飾銅合金催化劑,用于電催化CO2還原。該催化劑展現(xiàn)出優(yōu)異的C-C偶聯(lián)功能,顯著提高了多碳(C2+)產(chǎn)物的法拉第效率。

太陽(yáng)能光催化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能至化學(xué)能轉(zhuǎn)化的重要方式之一,而高效助催化劑的開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)高效光化學(xué)轉(zhuǎn)化的重要一環(huán)。近期,章福祥團(tuán)隊(duì)致力于通過(guò)電催化劑的優(yōu)化設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)高效光催化助催化劑,在電催化水氧化、電催化析氫和電催化氧還原等催化劑設(shè)計(jì)合成方面取得系列進(jìn)展。

電催化還原CO2(CO2RR)制備燃料或化學(xué)品,不僅可實(shí)現(xiàn)CO2的資源化利用而且可用于綠色氫能的液態(tài)儲(chǔ)存,可為太陽(yáng)能光催化制儲(chǔ)氫一體化技術(shù)奠定基礎(chǔ)。該領(lǐng)域的文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn),單原子合金(SAA)作為一種具有特殊電子結(jié)構(gòu)的單原子催化劑,雖已被用于CO2RR制備C1產(chǎn)物,但尚未有實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明其可用于高效制備C2+產(chǎn)物。

本工作設(shè)計(jì)合成了一種單原子鉍修飾銅合金催化劑(BiCu-SAA)。研究發(fā)現(xiàn),該催化劑具有顯著的C-C耦合促進(jìn)作用。與純銅催化劑相比,BiCu-SAA催化劑顯著提高了C2+產(chǎn)物選擇性以及FE(C2+)/FE(C1)比率。一系列原位紅外、XAS等表征和理論計(jì)算結(jié)果表明,單原子鉍修飾可有效調(diào)節(jié)銅的電子結(jié)構(gòu),促進(jìn)CO2活化和C-C偶聯(lián)步驟,解釋了獲得較高C2+產(chǎn)物選擇性的原因。

相關(guān)研究成果以Single Atom Bi Decorated Copper Alloy Enables C-C Coupling for Electrocatalytic Reduction of CO2 into C2+ Products為題,發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)(A類(lèi))“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”以及北京光源機(jī)時(shí)等的支持。南開(kāi)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員參與研究。

大連化物所開(kāi)發(fā)單原子合金材料促進(jìn)電催化CO2還原的C-C偶聯(lián) 

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