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分工明确，合作共赢！Angew发表清华大学/多伦多大学最新电催化科研进展！

文摘   2025-01-02 09:30   上海  

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01

论文拟解决的关键挑战：

将CO2电化学还原为CH4有望实现碳中和和可再生能源存储，但存在CH4选择性低的问题，尤其是在高电流密度下。关键的挑战在于促进*CO中间体和*H偶联，同时尽量减少副反应，包括C-C偶联和H-H偶联，但由于中间产物丰富，这在高电流密度下尤其困难。

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02

图文简介：

针对上述挑战，清华大学的刘碧录教授和多伦多大学的Yuting Luo博士团队在Angewandte Chemie International Edition发表论文，该团队开发了一种在高电流密度下实现高选择性CO2转化为CH4的协同策略，使用由Cu-N配位聚合物和CuO组分组成的Cu基催化剂，可以同时管理关键中间体*CO和*H，两种组分在促进* CO加氢和在高电流密度下选择性生成CH4的催化剂上的*H供应方面发挥着不同的作用。

由Cu-N配位聚合物和CuO组分组成的Cu BIM催化剂在1300 mA cm-2的电流密度下， CH4生成速率为3.14 mmol cm-2 h-1，法拉第效率为51.7 %。

原位光谱和理论计算表明，Cu-N配位聚合物组分中Cu-Cu距离较远，有利于多步*CO加氢，而CuO组分的适当比例保证了充足的*H供应，共同促进了高电流密度下CO2到CH4的选择性转化。

作者表示，这种协同策略也可以扩展到其他电催化剂。工业界和学术界的持续合作是降低系统级成本和能耗的关键。本工作通过合理的催化剂设计，开发了一种同时具有高电流密度和高选择性的电合成CH4的协同策略，为其应用奠定了基础。

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