Nature Chemical Engineering：Ru掺杂Cu电催化CO2还原选择性生成C2

纳米技术

2024-02-26

在电催化还原CO₂反应中，除了提高决速步骤反应动力学，调节C-C偶联反应步骤之后的选择性是增强C2产物选择性非常重要。

有鉴于此，辛辛那提大学Jingjie Wu、莱斯大学Thomas P. Senftle、亚利桑那州立大学Shize Yang等报道Cu表面的贵金属单原子位点能够影响含氧中间体物种的C-O解离，从而调节C-C偶联反应后生成的产物是乙烯或者乙醇。

本文要点

（1）

通过理论计算模拟和实验分析，说明Cu表面的氧结合强度是控制C-O化学键的解离，因此调控产物的乙烯/乙醇选择性。

（2）

制备的Ru掺杂Cu催化剂具有比较合适的氧结合能，并且在电催化还原CO₂反应中，当过电势为-0.66 V，乙烯的选择性达到61.2 %，乙烯/乙醇的选择性比例达到4.51。当构筑串联的电极，在1.47 A cm^-2电流密度时，通过控制决速步骤和选择性决定步骤，乙烯的法拉第效率进一步提高至68.8 %。这项研究有助于理性设计Cu基电催化还原CO2生成特定单一C₂产物。

参考文献

Li, Z., Wang, P., Lyu, X. et al. Directing CO₂ electroreduction pathways for selective C₂ product formation using single-site doped copper catalysts. Nat Chem Eng 1, 159–169 (2024)

DOI: 10.1038/s44286-023-00018-w

https://www.nature.com/articles/s44286-023-00018-w