清华大学小型改性铜催化剂具有安培级电流密度CO2还原

小夏 科学 更新 2024-01-28

由电驱动的二氧化碳还原反应(CO2RR)可以将CO2转化为**值的多碳(C2+)产物。 铜(Cu)基催化剂在高电流密度下效率高,但C2+选择性低。

基于此,清华大学刘必禄教授、于强民副研究员(共同通讯作者)等将La(OH)3的电子结构引入Cu催化剂中,以改变其电子结构,从而在安培电流密度下高效转化为C2+产物。 在电流密度为1000 mA cm-2时,La(OH)3 Cu催化剂的C2+法拉第效率(FeC2+)为712%为纯Cu催化剂的2%2次,并保持稳定性8h。

本文采用DFT方法研究了La(OH)3 Cu和纯Cu催化剂对C2+产物生成的影响,其中*Co活化和随后的C-C偶联对CO2RR中C2+产物的形成非常重要。

首先,电荷密度差图和Bader电荷分析证实了Co在La(OH)3 Cu催化剂上的吸附增加; La(OH)3 由于 La(Oh)3 Cu (0.) 中从 Cu 转移到 *Co 的电子数,因此改变了相邻 Cu 位点对 *Co 的亲和力。51 e-)比纯Cu(0.)。26 e-) 更多。

CO吸附在表面后,*CO氢化生成*COH,然后*CO-*COH偶联生成*OCCOH。 La(OH)3 Cu和纯Cu的断速率阶跃(RDS, *CO+*CO *CO+*CoH)势垒分别为0.054 和 115 ev。这些结果表明,La(OH)3改性改变了Cu催化剂上的电子分布,促进了*Co的吸附、随后的加氢和*Co-*CoH偶联,从而提高了C2+的选择性。

ampere-level current density co2 reduction with high c2+ selectivity on la(oh)3-modified cu catalysts. samll,, doi: 10.1002/smll.202308226.

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