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JACS：高比表面积多孔硅上分子催化剂实现CO2光电化学还原

时间：2024-03-18 来源：浏览：

JACS：高比表面积多孔硅上分子催化剂实现CO2光电化学还原

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将分子催化剂固定在固体载体上可以将均相催化的可调性与多相催化的实用性结合起来。对于二氧化碳还原等光电化学过程，半导体载体还可以充当光吸收剂，将电子（或空穴）转移到分子催化剂，但需要更容易表征、更耐用且具有更高重现性的载体在催化作用中。

近日， 耶鲁大学 Nilay Hazari ， James M. Mayer 报道了含有共价固定分子 Re 催化剂的高表面积 p 型多孔 Si 光电阴极对 CO ₂ 光电化学转化为 CO 具有高选择性。

本文要点

要点1. 在 -1.7 V 电势下， CO 的法拉第效率高达 90% （相对于二茂铁 / 二茂铁）在含有苯酚的乙腈溶液中在 1 个太阳光照下。与黑暗中类似的 n 型多孔硅阴极相比，光电压约为 300 mV 。利用对优化反应条件下 CO ₂ 还原为 CO 的平衡电位的估计，光电解在较小的过电位下进行，循环伏安图中的电催化作用在适度的欠电位下发生。

要点2. 与将相同的 Re 催化剂附着在平面硅片上产生的光电极相比，多孔硅光电极对于 CO 的产生更加稳定和选择性更高。此外，使用透射模式 FTIR 光谱法可以轻松表征多孔硅基光电极，从而实现高度可重复的催化性能。

Xiaofan Jia, et al, Photoelectrochemical CO2 Reduction to CO Enabled by a Molecular Catalyst Attached to High-Surface-Area Porous Silicon, J. Am. Chem. Soc., 2024

https://doi.org/10.1021/jacs.3c10837

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