Hydrofob kobberkatalysator for at afbøde elektrolytoversvømmelser

Elektroreduktionen af ​​kuldioxid (CO ₂ ) at producere værditilvækst multicarbon-forbindelser er en effektiv måde at reducere CO ₂ udledning. Imidlertid, den lave opløselighed af CO ₂ begrænser i høj grad anvendelsen af ​​relateret teknologi.

Selvom gasdiffusionselektrode (GDE) kan accelerere reaktionshastigheden, ustabiliteten af ​​katalysatorerne forårsaget af elektrolytoversvømmelser hindrer yderligere reaktion.

For nylig, inspireret af setarias hydrofobe blade, Prof. Gao Minruis team fra University of Science and Technology i Kina udviklede Cu-katalysator sammensat af skarpe nåle, som har et højt niveau af hydrofobicitet og stabilitet.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

Naturen har aldrig svigtet at være en inspirationskilde for videnskabsmænd. Denne gang, videnskabsmænd henvendte sig til setarias nålelignende blade for at øge hydrofobiciteten af ​​katalysatoren i kuldioxidreduktionsreaktionen (CO ₂ RR).

De efterlignede de skarpe strukturer på Cu-nåle for at samles til hierarkiske arkitekturer. Sådanne arkitekturer, effektivt forhindrer sig selv i at blive fugtet ligesom setarias blade gør, aktivere elektrode-elektrolyt-grænsefladen for at fange mere CO ₂ samt hjælpe med at konstruere en robust gas-væske-fast trefase-grænse, der afbøder oversvømmelser.

Sammenlignet med Cu-partikler, dendritter har fordele lige fra stabilitet til produktivitet.

Den fremherskende hydrofobicitet på grund af dens hierarkiske struktur falmer ikke mærkbart efter 10 minutters elektrokemisk drift. Under endnu mere barske omstændigheder, gerne under en konstant strømtæthed på 300 mA cm ^-2 i 10 timer, selektiviteten af ​​katalysatoren forbliver nogenlunde den samme med et lille tab.

Den hierarkiske Cu-elektrode vil fange CO ₂ når de når elektrodeoverfladen, ret lig setaria, laver masseoverførsel og akkumulering af CO ₂ muligt i praktisk brug.

Desuden, selektiviteten af ​​hierarkisk Cu-katalysator er enestående Cu-partikler. Cu-dendritter kan generere målproduktet, C ₂₊ , ved en række anvendte potentialer mellem -0,53 og -0,68V med overvældende mere bemærkelsesværdig C ₂₊ :C ₁₊ selektivitet på 15,4 ved -0,68V over Cu-partikler.

"Den bioinspirerede hierarkiske Cu-katalysator afbøder effektivt elektrolytoversvømmelser ved sin bemærkelsesværdige hydrofobicitet og øger i vid udstrækning CO-produktiviteten. ₂ RR, " sagde Prof. Gao.