一、研究背景
通过电催化 CO2 还原过程电合成乙烯(C2H4)在工业生产中有着巨大的潜在应用。然而,C─C 偶联动力学缓慢往往导致 C2H4 产量低且选择性差。
二、主要创新点和结论
1. 本文研究了通过低温介导液相剥离技术制备的不同尺寸的 Cu 催化剂用于电化学还原 CO2 为 C2H4 的性能。随着 Cu 催化剂的尺寸从几十纳米减小到几纳米,C2H4 的活性和选择性逐渐增加。
2. 令人印象深刻的是,与可逆氢电极相比,5 纳米 Cu 量子点(Cu-5)实现了 81.5% 的最大 C2H4 法拉第效率 (FE) 和 42.2% 的半电池阴极能量效率 (CEE),在 −0.93 V 时具有 1.1 A cm−2 的大分电流密度。
3. 结构表征和原位光谱分析表明,以(100)面为主的Cu-5量子点提供了丰富的活性位点,增强了CO2的吸附和活化,促进了*CO中间体的形成。*CO中间体在Cu活性位点上的积累促进了CO-CHO偶联反应,从而提高了C2H4的生成速率。
三、文献信息
Y. Wang,
Enhanced Local CO Coverage on Cu Quantum Dots for Boosting Electrocatalytic CO2 Reduction to Ethylene.
Adv. Funct. Mater. 2024, 2417764.
https://doi.org/10.1002/adfm.202417764