厦门大学/大连理工JACS：分子工程促进水活化实现CO2电还原中不对称C-C偶联
学术
2024-11-15 19:42
上海
水活化在CO2还原中起着至关重要的作用，但通过控制水活化来提高电催化性能是一个重大挑战。有鉴于此，厦门大学李剑峰教授、陈洲教授、郑世胜教授、张华教授、大连理工大学刘进轩教授等报道使用富含N-H的分子对Cu表面工程化，促进水分子的解离和不对称C-C偶联，实现了高选择性电化学CO2还原制备乙烯和乙醇。要点1. 直接的光谱表征，以及DFT理论计算，表明富含N-H的分子通过氢键相互作用加快界面水分子解离，产生的氢物种促进了*CO转化为*CHO。因此能够高效率的实现不对称*CHO-*CO偶联，生成C2产物，比未改性的催化剂相比，法拉第效率提高30%。通过Cu表面晶面调节*CHO/*CO的相对覆盖率，产物可以在C2和CH4之间完全切换。要点2. 这些机理研究进一步促进富含N-H的分子直接修饰Cu2O纳米立方体，发展新型高效率电催化剂，在800 mA cm-2的电流密度，C2产物（主要是乙烯和乙醇）的法拉第效率达到85.7%，而且能够在接近工业条件下表现优异的稳定性。这项研究促进CO2还原反应机理的理解，促进加快水分子解离提高电催化性能，提供了一种有效和通用的策略。Zi-Yu Du, Si-Bo Li, Ge-Hao Liang, Yi-Meng Xie, Yao-Lin A, Yi Zhang, Hua Zhang*, Jing-Hua Tian, Shisheng Zheng*, Qing-Na Zheng, Zhou Chen*, Weng Fai Ip, Jinxuan Liu*, and Jian-Feng Li*, Promoting Water Activation via Molecular Engineering Enables Efficient Asymmetric C–C Coupling during CO2 Electroreduction, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c14299https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14299
