Pd是具有前景的電催化還原CO2制備CO催化劑,但是通常因為*CO占據Pd位點導致催化活性失活。理論計算結果表明*CO的不同結構具有不同的吸附能,因此決定了催化活性。
有鑒于此,香港理工大學Kangcheung Chan、張曉等報道通過Cu和Zn原子引入超薄Pd納米片的策略調節*CO的吸附結構,緩解CO對催化劑的毒化。
本文要點:
(1)
制備的PdCuZn納米片能夠在較寬的電化學窗口(-0.28~-0.78 V vs RHE)還原CO2制備CO,在-0.35 V過電勢,CO法拉第效率最高達到96 %。令人印象深刻的是,這種催化劑在~95 %的法拉第效率穩定產生CO的工作時間長達100 h。
(2)
通過X射線表征、原位光譜、理論計算,表明這種共摻雜策略不僅優化Pd的電子結構,而且降低*CO的吸附強度,增加催化劑表面以弱結合方式結合的線性*CO構型。這種弱結合結構的吸附使得*CO的脫附能壘降低,促進生成CO。
這項工作展示了一種有用的Pd基電催化劑設計策略,這種設計通過調節吸附結構,實現選擇性和穩定的CO2-to-CO轉化。
參考文獻
Shuting Wei, Yanchao Xu, Tao Song, Hao Dai, Fan Li, Xin Gao, Yanjie Zhai, Shanhe Gong, Rui Li, Xiao Zhang*, and Kangcheung Chan*, Steering the Absorption Configuration of Intermediates over Pd-Based Electrocatalysts toward Efficient and Stable CO2 Reduction, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c14253
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14253