南京大学 Adv. Mater.：Ni 掺杂面选择性 Cu 纳米线，用于 CO 电合成乙醇！
文摘
2024-10-29 08:01
中国香港
乙醇是一种很有前途的能源载体，可通过可逆电化学氧化还原闭合人为碳循环。目前，由于乙烯在 CO2/CO 电还原中的竞争优势，乙醇电合成的产物选择性较低。1. 本文报道了一种面选择性金属掺杂策略，可调整 CO 还原路径的反应动力学，从而提高乙醇选择性。理论计算表明，镍 (Ni) 掺杂的 Cu(100) 表面促进水解离形成吸附氢，从而促进关键 C2 中间体 (*CHCOH) 的选择性电化学加氢，朝向乙醇路径而不是乙烯路径。2. 实验上，报道了一种掺杂 Ni 的 {100} 主导的铜纳米线 (Cu NWs) 催化剂的溶液相合成，可使乙醇法拉第效率达到 56%，乙醇与乙烯的选择性比达到 2.7，分别比未掺杂的 Cu NWs 大约 4 倍和 15 倍。3. 原位光谱表征证实，Cu NW 中的 Ni 掺杂可以改变界面水活性，从而调节 C2 产物的选择性。通过进一步的电极工程设计，使用 Ni 掺杂 Cu NW 催化剂的膜电极组件电解器在 300 mA cm−2 下表现出超过 50% 的乙醇法拉第效率，全电池电压约为 2.7 V，并且稳定运行超过 300 小时。X. Zhang, C. Ling, S. Ren, H. Xi, L. Ji, J. Wang, J. Zhu, Nickel-Doped Facet-Selective Copper Nanowires for Activating CO-to-Ethanol Electrosynthesis. Adv. Mater. 2024, 2413111. https://doi.org/10.1002/adma.202413111
