Nature Catalysis：CuAg电催化CO2还原制备2-丙醇

纳米技术

2023-04-07

电化学还原CO₂在制备乙醇和乙烯等C₂化学品得到显著发展，但是通过C₂-C₁偶联生成C₃产物仍非常困难，并且电化学法拉第效率非常低。

有鉴于此，蒙彼利埃大学Damien Voiry等报道一种过饱和策略，在高碳酸化的电解液中进行电化学还原CO₂合成2-丙醇。

本文要点

（1）

通过控制CO₂浓度高于饱和浓度，通过共电化学沉积法与抑制电流置换的方式合成CuAg合金电催化剂。在过饱和条件，CuAg合金催化剂制备异丙醇的法拉第效率达到56.7 %，电流密度达到59.3 mA cm^-2。

（2）

这项工作说明在Cu催化剂中修饰分散的Ag原子能够降低中间体物种分子烷基链中部的表面结合强度，表现更强的C-O化学键，因此反应生成2-丙醇而不是1-丙醇。发展了通过调控CO₂浓度的方式调控反应路径，生成特定中间体物种。这种过饱和溶液策略为大规模碳固定提供可能，有助于制备高附加值多碳化合物。

（3）

通过原位Raman、FTIR、XAS光谱表征技术研究，揭示反应生成2-丙醇的机理和路径，说明*CO在C₁-C₂偶联中的作用，*OCH₂CH₃在选择性生成2-丙醇中的关键作用。实验和理论计算结果发现CuAg合金催化剂生成2-丙醇的重要作用，强调通过过饱和溶液能够提高CO₂电化学还原反应局部[CO₂]浓度，有助于生成*CO中间体。因此电催化反应生成2-丙醇实现56.7 %的法拉第效率，催化稳定性时间200 h。

参考文献

Kun Qi, Yang Zhang, Nicolas Onofrio, Eddy Petit, Xiaoqiang Cui, Jingyuan Ma, Jinchang Fan, Huali Wu, Wensen Wang, Ji Li, Jiefeng Liu, Yupeng Zhang, Ying Wang, Guangri Jia, Jiandong Wu, Luc Lajaunie, Chrystelle Salameh & Damien Voiry, Unlocking direct CO₂ electrolysis to C₃ products via electrolyte supersaturation, Nature Catalysis 2023

DOI: 10.1038/s41929-023-00938-z

https://www.nature.com/articles/s41929-023-00938-z