電催化乙炔半加氫催化反應(EASH)為不依賴于石油產品制備乙烯提供可能。但是傳統電催化劑在工業電流密度下具有非常高的過電勢和較強的制氫競爭反應,導致顯著的能源消耗,阻礙了EASH電催化反應的實際應用。
有鑒于此,天津大學于一夫教授等報道設計了簡單的浸漬和電化學還原接力方法制備Zn摻雜的Cu電催化劑。
本文要點:
(1)
得到的Cu-2.7Zn電催化劑在-0.62 V vs RHE過電勢實現-0.29 A cm-2的乙烯電流密度,法拉第效率得到96 %。這個性能超過了以往報道的電催化劑。
(2)
通過實驗測試和理論計算結合,表明Zn摻雜能夠顯著增強乙炔吸附,加快反應動力學,因此顯著降低過電勢。
此外,Cu-2.7Zn的乙烯脫附得到改善,而且*H-*H結合能增加,因此阻礙制氫的競爭反應以及乙烯過度加氫,增強生成乙烯的法拉第效率。
參考文獻
Cong Dou, Yanmei Huang, Bohang Zhao, Weiwei Lei, Bin Zhang, Yifu Yu, Electrocatalytic Acetylene Semi‐Hydrogenation to Ethylene with High Energy Efficiency, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202423381
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202423381