首页 > 行业资讯 > ​三单位联合Angew.：卤素掺Sn催化剂，实现高选择性电化学CO2RR转化为甲酸盐

​三单位联合Angew.：卤素掺Sn催化剂，实现高选择性电化学CO2RR转化为甲酸盐

时间：2023-01-11 来源： 浏览：

​三单位联合Angew.：卤素掺Sn催化剂，实现高选择性电化学CO2RR转化为甲酸盐

原创 慕瑾 催化开天地
催化开天地

catalysisworld

催化开天地（Catalysis Opens New World），分享催化基本知识，关注催化前沿研究动态，我们只专注于催化！

收录于合集
【做计算 找华算】 理论计算助攻顶刊，10000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！
经费预存选华算，高至15%预存增值！
电化学CO 2 还原为高附加值的燃料和化学原料，在缓解能源和环境危机方面发挥着重要作用。在各种二氧化碳还原反应(CO 2 RR)产品中，甲酸/甲酸酯在制革、纺织和制药工业中有着广泛的应用，并且在可持续发展的背景下，它也可以被用作氢载体。Sn、Bi、Pb和In基电催化剂在CO 2 RR中被广泛用于生产甲酸/甲酸盐。其中，锡基电催化剂因其毒性低、丰度大、成本低而最受关注。
然而，尽管Sn基催化剂具有较高的甲酸/甲酸选择性，但在电化学CO 2 RR中仍存在电位窗口窄、稳定性差的问题。
基于此， 新加坡南洋理工大学刘彬 、 新加坡国立大学sibudjing Kawi 和 苏州科技大学杨鸿斌 等开发了一种简便的水解法，在室温下成功将卤素(F、Cl、Br或I)引入到Sn催化剂中。
以Cl为例，在Ar气氛中制备出Sn 3 O(OH) 2 Cl 2 催化剂；在O 2 气氛中则生成SnO 2 。与SnO 2 相比，Sn 3 O(OH) 2 Cl 2 的过电位较小，电流密度大；SnO 2 和Sn 3 O(OH) 2 Cl 2 (63.8 μF cm −2 和94.6 μF cm −2 )的双电层电容表明，Sn 3 O(OH) 2 Cl 2 的较大电流密度不应归因于催化剂的形貌。
此外，在−0.9 V RHE 下，Sn 3 O(OH) 2 Cl 2 上甲酸盐的法拉第效率最大可达96.1±2.3%，甲酸盐部分电流密度为62.4 mA cm −2 。
更重要的是，Sn 3 O(OH) 2 Cl 2 上的甲酸法拉第效率可以在−0.9 V RHE 到−1.2 V RHE 的宽电位窗口内保持在93%以上。
Sn 3 O(OH) 2 Cl 2 催化剂还具有良好的催化稳定性，其在−0.9 V RHE 下连续反应35 h后，电流密度在29 mA cm −2 左右几乎保持不变，而甲酸盐法拉第效率在反应结束时仍为90%。
为了验证其实际应用潜力，研究人员在流动池中进一步评估了Sn 3 O(OH) 2 Cl 2 的CO 2 RR性能。
结果表明，由于二氧化碳浓度的增加和电解质电阻的降低，Sn 3 O(OH) 2 Cl 2 在−0.9 V RHE 时的电流密度提高到165 mA cm −2 左右；另一方面，电流密度和甲酸酯选择性(90%以上)在连续电解40 h内保持稳定。
实验结果和理论计算表明，引入Cl后能够有效地调整电子从Sn转移到Cl，导致Sn位点的价态更正，这大大促进了吸附*OCHO关键中间体的吸附，显著提高了电化学CO 2 RR生产甲酸盐的活性。
除Cl外，其他卤素元素如F、Br和I也可以通过类似的水解方法引入到Sn中，并且这些催化剂对CO 2 RR的催化性能均优于纯的金属Sn。
因此，实验和理论证据表明，卤素改性是提高Sn基催化剂电化学CO 2 RR性能的一般策略
Halogen-Incorporated Sn Catalysts for Selective Electrochemical CO 2 Reduction to Formate. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202211174
【做计算 找华算】 华算科技专注DFT代算服务、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！
用户研究成果已发表在Nature Catalysis、JACS、Angew.、AM、AEM、AFM、EES等国际顶级期刊。
添加下方微信好友，立即咨询：

电话/微信：15013448130
（华算科技-朱裕山）

  点击阅读原文，提交计算需求！

版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐
热门信息