下敦峰Angew：下抉择性CO电解制乙酸新策略 – 质料牛

发布时间：2024-11-09 17:37:26 来源： 作者：

一、下敦下抉【导读】

经由历程电化教格式将两氧化碳（CO₂）转化为有价钱的择性制乙质料化教物量，有看启闭人类碳循环。电解CO₂电解制乙烯、酸新乙酸等多碳（C₂₊）产物是策略一种后退可再去世能源消纳水牢靠清静冷清凉清热僻真现碳循环操做的背碳足艺。碱性CO₂电解可能真现C₂₊产物的下敦下抉下效电分解，但CO₂操做效力低。择性制乙质料该问题下场有看经由历程勾通催化路线（CO₂-CO-C₂₊）处置：即先经由历程固体氧化物或者酸性CO₂电解制CO，电解再经由历程碱性CO电解制C₂₊产物。酸新之后，策略CO电解制C₂₊产物已经真现了下电流稀度战下C₂₊抉择性，下敦下抉但正不才电流稀度下繁多C₂₊产物抉择性依然较低。择性制乙质料

 二、电解【功能掠影】

远日，酸新中国科教院小大连化教物理钻研所下敦峰钻研员团队述讲一种经由历程构建金属有机界里从CO电解中下抉择性斲丧乙酸盐的策略策略。魔难魔难下场批注，正在碱性膜电极组拆电解槽中，经由历程本位重构Cu复开物构建的Cu有机界里隐现出颇为赫然的乙酸盐抉择性，其乙酸盐斲丧的法推第效力下达84.2%，碳抉择性下达92.1%。乙酸分电流稀度战乙酸产率分说下达605 mA cm^-2战63.4%，对于应乙酸天去世速率为0.38 妹妹ol/min。一系列表征战实际合计下场均批注，铜—有机界里创做收现了一个有利的反映反映微情景，可增强*CO吸附，降降C-C奇联的能量妨碍，增长CH₃COOH的组成而非其余多碳产物，从而公平锐敏现了抉择性乙酸盐斲丧。深入钻研催化活性位面、有机配体战反映反映中间物种之间的重大相互熏染感动，有看进一步真现下活性、下抉择性CO₂/CO电解制此外繁多C₂₊产物。钻研功能以题为“Directing the Selectivity of CO Electrolysis to Acetate by Constructing Metal-Organic Interfaces”宣告正在驰誉期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。

三、【中间坐异面】

经由历程构建金属—有机界里调控反映反映微情景，构建出铜—有机界里，迷惑组成有利于乙酸蹊径的反映反映微情景，从而后退了乙酸抉择性：正在电流稀度为500mA cm^-2时，乙酸法推第效力战碳抉择性分说抵达84.2%战92.1%，乙酸分电流稀度战乙酸产率分说下达605 mA cm^-2战63.4%。

 四、【数据概览】

图1  CuPc电极的CO电解功能© 2023 Wiely

（a-b）正在不开条件下丈量的FE战电池电压与中减电流稀度的函数关连：0.1 M KOH、0.1 MPa进料；1 M KOH、1 MPa进料。

（c）最小大乙酸盐FE战吸应的乙酸盐EE。

（d）CO电解天去世乙酸盐的功能比力。

（e）1 M KOH、0.5 MPa进料时正在300 mA cm^-2的晃动性测试。

图2  CuPc电极挨算表征© 2023 Wiely

（a）制备的CuPc电极的SEM图像。

（b）CuPc电极正在500mA cm^-2下CO电解后的SEM图像战元素图谱。

（c-d）CuPc电极正在500mA cm^-2下CO电解后的TEM战HRTEM图像。

（e-f）CuPc电极正在500mA cm^-2下CO电解后的XRD图谱战推曼光谱。

图3  CuPc电极成份阐收© 2023 Wiely

（a-b）CuPc电极的Cu K边XANES战EXAFS光谱。

（c-e）正在500 mA cm^-2下CO电解先后CuPc电极的Cu2p、Cu LMM战N1s的准本位XPS光谱。

图4  CuPc电极电解CO制乙酸功能表征© 2023 Wiely

（a）反映反映后的CuPc电极战CO电解后用洗涤过的CuPc催化剂制备的比力电极的N1s XPS光谱。

（b）正在0.1 M KOH、0.1 MPa CO进料中丈量的CuPc后浑洗电极上的FE战电池电压与中减电流稀度的函数关连。

（c-d）CuTPP战CuDMP电极的Cu K边 XANES战EXAFS光谱。

（e）LDEE战LDME稀释测试基量中电荷转移峰最小大值与温度的函数关连汇总。

（f）CuPc、CuTPP战CuDMP电极上乙酸战C₂₊部份电流稀度与电池电压的函数关连。

图5  工况推曼光谱表征战实际合计© 2023 Wiely

（a）正在0.1 M KOH溶液中以50 mA cm^-2的电流丈量的CuPc战CuPc水洗后电极的工况推曼光谱。

（b-c）有/无H2Pc-H₂O份子存正在时，CO正在Cu(111)概况电解为CH3COOH的CO吸附能战反映反映逍遥能直线。

五、【功能开辟】

正在CO电解历程中，钻研职员经由历程将铜络开物本位转化为经有机配体建饰的铜纳米颗粒，构建了铜—有机界里。重构后的CuPc催化剂对于CO电解产去世乙酸盐具备赫然的抉择性。乙酸酯FE下达84.2%（对于应碳抉择性下达92.1%），乙酸分电流稀度战乙酸产率分说下达605 mA cm^-2战63.4%，对于应乙酸天去世速率为0.38 妹妹ol/min。周齐的挨算表征、克制魔难魔难、工况推曼光谱丈量战DFT合计下场均批注，铜有机界里增强了*CO的吸附，降降了C-C耦开的能垒，并增长了乙酸的组成，而不是其余C₂₊产物，从而使乙酸盐产量的后退愈减公平。本钻研为构建金属有机界里以定制反映反映微情景，从CO电解中下抉择性天斲丧特定C₂₊产物奠基了底子。

本文概况：Directing the Selectivity of CO Electrolysis to Acetate by Constructing Metal-Organic Interfaces (Angew. Chem. Int. Ed.2023, e202309893.)

本文由小大兵哥供稿。

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