中山大学JACS：构筑CO2还原为CO/CO转化为C2+的高效率串联电催化体系

纳米技术

2024-01-02

通过电催化还原CO₂反应进行人工碳循环并连续制备高浓度C₂化学品受到人们的广泛关注，但是目前还难以达到这个目标。

虽然人们发展了串联催化（CO₂电催化还原分解为CO₂还原为CO、CO电催化转化为C₂₊），这种串联催化反应为增强反应效率提供前景，但是机理和反应性能仍难以让人满意。

有鉴于此，中山大学廖培钦等报道选择不同的CO₂还原为CO催化剂，不同的CO转化为乙酸的催化剂构筑多种电催化还原CO₂制备乙酸的串联电催化体系。

本文要点：

（1）

在构筑的多种串联电催化体系中，由COF构成的PcNi-DMTP催化剂和MOF构成的MAF-2分别作为CO₂还原为CO电催化剂、CO转化为乙酸的电催化剂构筑的串联电催化体系在电中性条件实现了51.2 %的法拉第效率，乙酸的部分电流密度达到410 mA cm^-2，生成乙酸的速率高达2.72 mmol m^-2 s^-1。

（2）

当电极的面积为1 cm^-2，在连续电催化200 h后得到浓度为20 mM的乙酸溶液，纯度高达95+ %。深入的研究发现这种串联催化体系不仅与CO的生成-消耗有关，与两个催化体系的电子竞争情况有关，而且与稀释CO电催化的CO转化为C₂₊的催化反应性能有关。

参考文献

Hao-Lin Zhu, Jia-Run Huang, Meng-Di Zhang, Can Yu, Pei-Qin Liao*, and Xiao-Ming Chen, Continuously Producing Highly Concentrated and Pure Acetic Acid Aqueous Solution via Direct Electroreduction of CO₂, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c12423

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12423