ACS Catal.: 通过铜上的醛电解增进对CO2还原途径的认识

雨辰

2021-03-14

研究将醛电化学还原为醇可深入了解将CO₂电化学转化为醇的机理。

有鉴于此，俄亥俄州立大学Anne C. Co等人，重点研究乙醛和丙醛等醛在多晶铜上的电化学还原，分别阐明它们还原为乙醇和1-丙醇的途径。

本文要点

1）乙醛和丙醛都在铜催化剂上进行了电化学还原，以说明它是分别生成乙醇和1-丙醇的可行途径，支持了之前文献中提出的机理路线。同样值得注意的是，乙醛的电还原为乙醇对Cu是有选择性的，在诸如Au之类的催化剂上不会发生。

2）利用同位素标记乙醛的¹³C和1H NMR分析来跟踪还原过程。实验观察也得到了DFT计算的支持，表明Au(111)比Cu(100)上有一个高能量的反应中间体。在水溶液中，乙醛与乙二醇处于平衡状态，丙醛与丙二醇处于平衡状态。

3）DFT计算表明，乙醛而不是乙二醇更可能被还原为乙醇。还发现吸附的乙二醇解离为乙醛和水在Cu和Au表面上都是有利的。

总之，该研究的结果支持了先前提出的机制，并为测试其他稳定的CO₂反应中间体提供了一个框架，以深入了解整个CO₂反应途径。

参考文献：

Benjamin P. Charnay et al. Insights into the CO₂ Reduction Pathway through the Electrolysis of Aldehydes on Copper. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.0c05615

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c05615