電催化反應路徑取決于催化劑的本征結構。CO2/CO電催化還原目前成為具有前景的C2+合成方法,但是如何選擇性生成單一C2+產物仍然是個巨大挑戰。
有鑒于此,中國科學院化學所韓布興院士、孫曉甫研究員等報道合成了具有合適間距和配位環境的Cu原子組裝體,在電催化還原CO制備乙酸鹽的反應中實現了優異的性能。
這種Cu原子組裝體催化劑在電催化還原CO制備乙酸鹽的反應中在225 mA cm-2電流密度的乙酸鹽法拉第效率達到70.2 %,生成乙酸鹽的產率達到2.1 mmol h-1 cm-2。
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CO單程轉化率達到91 %,而且催化劑具有優異的穩定性。通過詳細的實驗和理論計算研究,驗證了原子級的Cu組裝體能夠優化C-C偶聯反應,穩定關鍵的乙烯酮中間體(*CCO),阻礙*HOCCOH中間體的產生,因此金屬Cu催化劑生成乙醇/乙烯的路徑變成Cu原子組裝體生成乙酸鹽的路徑。
參考文獻
Libing Zhang, Jiaqi Feng, Ruhan Wang, Limin Wu, Xinning Song, Xiangyuan Jin, Xingxing Tan, Shunhan Jia, Xiaodong Ma, Lihong Jing, Qinggong Zhu, Xinchen Kang, Jianling Zhang, Xiaofu Sun*, and Buxing Han*, Switching CO-to-Acetate Electroreduction on Cu Atomic Ensembles, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c13197
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c13197