EES: 通过硫促进碳酸氢盐解离加速孤立锌中心上CO2电还原动力学

NavyLIu

2023-01-20

提高质子耦合电子转移过程中的质子转移速率是加速CO₂电还原反应动力学的关键。然而，在单个活性位点上难以同步实现增强质子供给和活化CO₂，这使得获得具有高产物选择性的活性位点极具挑战性。近日，浙江大学侯阳、纽约州立大学Wu Gang通过硫促进碳酸氢盐解离加速孤立锌中心上CO₂电还原动力学。

本文要点：

1) 作者开发了一种嵌入氮、硫共掺杂的分层多孔碳（表示为Zn-NS-C）电催化剂中的分离锌位点，其中心Zn-N₄活性位点与Zn-NS-S中的相邻S掺杂剂相关联。通过将动力学实验与原位光谱相结合，作者揭示了辅助S位点促进质子供给的碳酸氢盐解离动力学过程，原子分散的Zn-N₄位点是CO₂ER的活性中心。

2) 理论计算揭示了S和Zn-N₄位点的协同效应，它们促进了质子转移速率，并促进了*CO₂质子化形成*COOH的反应动力学过程。该催化剂在200mA cm^-2的工业级电流密度和11419 h^-1的高转换频率下，具有优异CO₂ER性能。此外，Zn-NS-C/Cu串联催化剂中C₂H₄部分电流密度的增加证实了Zn-NS-C上的高CO产率。

参考文献：

Wanzhen Zheng et.al Accelerating Industrial-level CO₂ Electroreduction Kinetics on Isolated Zinc Centers via Sulfur-boosting Bicarbonate Dissociation EES 2023

DOI: 10.1039/D2EE02725A

https://doi.org/10.1039/D2EE02725A