Forskere afslører multi-path mekanisme i elektrokemisk CO2 reduktion

En forskergruppe ledet af prof. Xiao Jianping fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) og deres samarbejdspartnere syntetiserede en enkeltatom Pb-legeret Cu-katalysator (Pb) ₁ Cu), som viste høj aktivitet for det elektrokemiske CO ₂ reduktionsreaktion (CO ₂ RR) med en selektivitet på 96 % til formatering og stabilitet på op til 180 timer ved 100 mA cm ^-2 .

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Natur nanoteknologi den 16. sept.

Forskerne rapporterede multi-path for CO ₂ reduktion til format, nemlig reaktionsvejene gennem COOH* og HCOO* mellemprodukter. Reaktionsfasediagrammet blev bygget ud fra "energi global optimering" tilgang, beskriver aktivitetstrenden for CO ₂ RR for at formatere. En dobbelt-peak aktivitetstendens blev opnået på grund af overvejelsen af ​​multi-path.

De fandt ud af, at Cu foretrak COOH*-stien, resulterer i produktion af kulbrinter og oxygenater, som udviser begrænset selektivitet og aktivitet over for et specifikt produkt. Imidlertid, Pb ₁ Cu foretrak HCOO*-stien. Den optimale HCOO*-bindingsenergi i Pb ₁ Cu afslørede enten høj aktivitet eller selektivitet til at danne via CO ₂ RR. Overensstemmelsen mellem eksperimentel og teoretisk aktivitetstendens bekræfter pålideligheden af ​​multi-path mekanisme.

Cu-stedet på Pb ₁ Cu trin overflade, snarere end enkeltatom Pb-stedet, viste den højeste CO ₂ RR-aktivitet mod eksklusiv formiatproduktion. Det frie energidiagram med de beregnede elektrokemiske barrierer bekræfter også formiatselektiviteten.

"Den dobbelte peak" beskriver en mere præcis aktivitetstrend for CO ₂ RR, giver en betydelig indsigt i katalysatordesign, " sagde prof. Xiao.