三峡大学ACS Catalysis：光催化CO2选择性制甲烷

Cu ₂ O 催化剂在 CO ₂ 光催化还原中的应用因其能够以优异的选择性产生高热值的烃燃料而引起了广泛关注。然而，人们关于其高选择性的来源仍不清楚。

近日， 三峡大学叶立群教授 通过比较具有不同活性面的 Cu ₂ O 催化剂的光催化 CO ₂ 还原性能，证实了 Cu ₂ O 的 (111) 面是 CH ₄ （最简单的烃）生成选择性的来源。

文章要点

1 ） 结果表明， Cu ₂ O-100 产生的 CH ₄ 可以忽略不计（选择性 = 0% ），而在 Cu ₂ O-111 上 CH ₄ 的产率为 12.24 μmol g ^-1 h ^-1 ，选择性高达 91.4% 。进一步，在 Cu ₂ O-111 （ Cu ₂ O-111-Cu ⁰ ）表面修饰零价铜后，甲烷的产率达到 78.4 μmol g ^-1 h ^-1 ，甲烷选择性高达 97% 。

2 ） 原位 FT-IR 和理论计算表明， (111) 晶面对 CO 的高选择性光催化转化具有较强的 CO 吸收能力和电子还原能力。此外， Cu ⁰ 在 (111) 面上的存在可以加快载流子分离效率，从而为高效的成烃提供更多的电子。

这项工作为设计用于 CO ₂ 转化为高附加值烃类产品具有高活性、高选择性的 Cu ₂ O 催化剂提供了一个很有前途的思路。

Yu Deng, et al, Synergy Effect between Facet and Zero-Valent Copper for Selectivity Photocatalytic Methane Formation from CO ₂ , ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.2c00167

https://doi.org/10.1021/acscatal.2c00167

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