Nano Letters：EDTA改性多孔空心铜微球的可控制合成可高效地将CO2转化为多碳产品

Nanoyu

2020-06-07

用电化学方法将二氧化碳还原为增值产品是缓解环境和能源问题的有效策略。

有鉴于此，南京大学姜立萍教授，华盛顿州立大学林跃河教授，Wenlei Zhu报道了结合乙二胺四乙酸钠（EDTA-2Na）的螯合作用和自组装特性，采用电沉积法创造性地制备了多种配体修饰的多孔空心铜微球(H-Cu MPs)。EDTA-2Na与Cu²⁺螯合，空间受限的Cu²⁺被电还原，EDTA阴离子吸附在新鲜的铜表面，不需要后处理。

文章要点

1）SEM图像显示，合成的H-Cu MPs具有多孔空心结构，呈球形，直径为422±15 nm，均匀分散在碳纸上。同时，壳是由絮凝的铜纳米线组成的多孔结构，多级孔径从10 nm到50 nm。TEM图像显示出与SEM图像相似的大小和形貌，并再次验证了催化剂的多孔中空特征。STEM暗场图像进一步显示了由互连的超细Cu纳米线形成的高密度多孔壳。HRTEM图像显示，电沉积的H-Cu MPs为多晶，分别对应于面心立方铜的{111}和{100}晶面。

2）在CO₂饱和的0.1 M KHCO₃溶液中（pH=6.8），乙烯的法拉第效率从0.82 V时的23.3%提高到50.1%，比不加EDTA-2Na时提高了一倍，达到铜基电沉积催化剂的最高值之一。同时，乙烯、乙醇、正丙醇等多碳产物的总FE高达67.3%，CO₂RR的总FE也超过86.4%。

3）理论计算表明，吸附的EDTA阴离子除了受到EDTA-2Na形态调控的有利影响外，还能在铜表面形成局部带电的铜表面，稳定过渡态和二聚体，并协同OCCO吸附物，起到辅助稳定的作用，从而使催化剂具有优异的催化性能。

Juan Liu, et al, Controlled Synthesis of EDTA Modified Porous Hollow Copper Microspheres for High-Efficiency Conversion of CO₂ to Multi-Carbon Products, Nano Lett., 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00639

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c00639