CO2 reduceres først elektrokemisk til CO og derefter diffunderer CO til Zn-N-C for yderligere omdannelse til CH 4 over CoPc@Zn-N-C tandemkatalysator. Kredit:LIN Long og LIU Tianfu
Kuldioxidreduktionsreaktion (CO 2 RR) bruger vedvarende elektricitet til at omdanne kuldioxid og vand til brændstoffer og kemikalier, som betragtes som en effektiv måde til samtidig at realisere kulstofgenbrug og vedvarende energilagring.
Den elektrokatalytiske omdannelse af carbondioxid til carbonhydrider involverer en multi-elektron reduktionsreaktionsproces, står over for problemer som komplekse konverteringsveje og vanskeligheder med selektivitetskontrol.
En forskningsgruppe ledet af prof. Wang Guoxiong og prof. Bao Xinhe fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi forbedrede CO 2 elektroreduktion til methan med cobalt phthalocyanin (CoPc) og zink-nitrogen-carbon (Zn-N-C) tandemkatalysator.
De opnåede høj aktivitet af CH 4 produktion i CO 2 RR på en ikke-kobberbaseret katalysator, og gav en ny strategi for den elektrokatalytiske reduktion af kuldioxid til kulbrinter.
Dette værk blev offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition den 4. september.
Sammenlignet med CoPc eller Zn-N-C alene, metan/carbonmonoxidhastighedsforholdet for denne CoPc og Zn-N-C tandemkatalysator blev forøget med mere end 100 gange.
Beregninger af densitetsteori og sammenlignende eksperimentelle resultater viste, at kuldioxid først blev reduceret til kulilte på CoPc, og derefter diffunderede carbonmonoxidet ud på Zn-N-C og blev yderligere omdannet til metan.
Denne tandemkatalytiske strategi omdannede carbondioxid til methan og nedbrød processen til elektrokatalytiske reaktioner i tandem på to aktive steder. I dette tandem katalytiske system, CoPc leverede kulilte til at beholde det adsorberede hydrogen på det tilstødende nitrogen i Zn-N-stedet, derved øge metanproduktionstakten.