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EES: jC2H4达421 mA cm-2！CuO/Al2CuO4表面用于选择性电化学CO2转化为乙烯

时间：2022-04-12 来源： 浏览：

EES: jC2H4达421 mA cm-2！CuO/Al2CuO4表面用于选择性电化学CO2转化为乙烯

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将二氧化碳(CO 2 )电化学还原为多碳碳氢化合物或除一氧化碳以外的含氧化合物具有重要意义，因为它为获得高能量密度的可再生燃料和关闭碳循环提供了一种有前途的方法。铜一直是用于CO 2 还原反应(CO 2 RR)的主要且有效的电催化剂，尤其是针对乙烯产品。然而，大多数乙烯生产催化剂的选择性或电流密度并不令人满意。
在这里， 蔚山科学技术院Youngkook Kwon 、 韩国科学技术院Hyungjun Kim 等通过共沉淀和煅烧法制备了一种新的电催化剂，其中氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)锚定在氧化铝(Al 2 CuO 4 )纳米片上，具有丰富的CuO/Al 2 CuO 4 界面，实现了高选择性电化学CO 2 还原为乙烯。
优化后的催化剂(CuAl-1：CuO/Al 2 CuO 4 -23，其中23表示Al对Cu的总重量百分比)对乙烯的高选择性(远远高于合成的纯CuO催化剂和电抛光多晶铜箔)和抑制的析氢反应(HER)。此外，在电解槽中使用这种CuAl-1催化剂，在1 M KOH中的乙烯部分电流密度为421 mA cm -2 ，是纯CuO催化剂(261 mA cm -2 )的1.60倍。
ATR-SEIRAS显示，在电化学CO 2 RR期间，与纯CuO催化剂相比，CuAl-1上的CO含量更高和*CO中间体更稳定，这导致了CO 2 转化为乙烯的超高选择性。
密度泛函理论(DFT)计算表明 ，在CuO位点CO会更有效地产生，然后CO很容易转移到Al 2 CuO 4 位点；其中，Al 2 CuO 4 表面提供了一个热力学动力，将两个相邻的CO结合，以进一步进行电化学C-C步骤产生乙烯。因此，研究人员认为CuO和Al 2 CuO 4 表面的存在会产生协同效应，并加速CO 2 向乙烯的转变。

Interface Rich CuO/Al 2 CuO 4 Surface for Selective Ethylene Production from Electrochemical CO 2 Conversion. Energy & Environmental Science, 2022. DOI: 10.1039/D1EE03861C

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