Ny katalysatorstrategi tilbyder løsning til effektiv CO₂-reduktionsreaktion

Ved hjælp af kernemagnetisk resonansspektrometer har en forskergruppe ledet af prof. Wang Hui fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi fremstillet en kulstofdækket hul kobberoxid højeffektiv katalysator ved at bruge opløsningsmidlet autocarbonyleringsreduktion strategi, som gav en ny løsning til den elektrokatalytiske carbondioxidreduktionsreaktion (CO₂ RR) ved fremstilling af multicarbon (C₂₊ ) produkter.

Resultaterne blev offentliggjort i Advanced Functional Materials .

For store udledninger af kuldioxid er et globalt problem. Konvertering af CO₂ til kemikalier og brændstoffer gennem CO₂ RR hjælper ikke kun miljøet, men støtter også Kinas "dual-carbon" mål. Der er gjort fremskridt med at fremstille enkeltkulstofprodukter (C1) såsom kulilte og myresyre fra CO₂ RR. Men nuværende CO₂ RR effektivitet til at producere C₂₊ produkter er lav, hvilket skaber et behov for katalysatorer, der kan forbedre effektiviteten og selektiviteten.

I denne undersøgelse udviklede forskerne en specialiseret nanoreaktor kaldet nitrogen-doteret kulstofskal-beskyttet hult kobberoxid (H-Cu₂ O@C/N) under anvendelse af en reduktionsstrategi for opløsningsmiddelautokarbonering.

Denne nanoreaktorforbedring hjælper med at øge mængden af ​​nøglemellemprodukter (*CO) på katalysatoroverfladen, hvilket accelererer produktionen af ​​C₂₊ produkter gennem en kemisk reaktion.

Når den er testet i en membranelektrodesamling (MEA) elektrolysator, H-Cu₂ O@C/N nanoreaktor opnåede imponerende resultater med en effektivitet på 75,9 % til at producere C₂₊ produkter og en høj strømtæthed på 248,8 mA·cm ^-2 . Dette viser effektiviteten af ​​katalysatorerne i CO₂ RR-konvertering.

For yderligere at forstå denne proces gennemførte forskerholdet detaljerede undersøgelser. Disse resultater bekræftede, at C/N indeslutningerne fremstillet ved opløsningsmiddel autocarbon reduktionsstrategi effektivt kan beskytte Cu ⁺ aktive arter og sikre deres katalytiske stabilitet.

Dette arbejde giver en effektiv og gennemførlig måde at optimere katalysatorstrukturen for meget selektiv CO₂ RR forberedelse af C₂₊ produkter.

Flere oplysninger: Xiangfu Meng et al., Steering C–C Coupling af Hollow Cu₂ O@C/N nanoreaktorer til højeffektiv elektroreduktion af CO₂ til C₂ ⁺ Produkter, Avancerede funktionelle materialer (2024). DOI:10.1002/adfm.202312719

Journaloplysninger: Avancerede funktionelle materialer

Leveret af Chinese Academy of Sciences