Wetenschap
Nieuwe katalysatorstrategie biedt oplossing voor efficiënte CO₂-reductiereactie
Met behulp van een nucleaire magnetische resonantiespectrometer heeft een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Wang Hui van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen een met koolstof bedekte holle koperoxide-hoogefficiënte katalysator bereid door gebruik te maken van de oplosmiddel-autocarbonyleringsreductie strategie, die een nieuwe oplossing opleverde voor de elektrokatalytische kooldioxidereductiereactie (CO2 RR) bij de bereiding van multikoolstof (C2+ ) producten.
De resultaten zijn gepubliceerd in Advanced Functional Materials .
De overmatige uitstoot van kooldioxide is een mondiaal probleem. CO2 converteren via CO2 in chemicaliën en brandstoffen RR helpt niet alleen het milieu, maar ondersteunt ook China's "dual-carbon"-doelstelling. Er is vooruitgang geboekt bij de productie van producten met enkelvoudige koolstof (C1), zoals koolmonoxide en mierenzuur uit CO2 RR. Echter, huidige CO2 RR-efficiëntie bij de productie van C2+ producten is laag, waardoor er behoefte ontstaat aan katalysatoren die de efficiëntie en selectiviteit kunnen verbeteren.
In deze studie ontwikkelden de onderzoekers een gespecialiseerde nanoreactor genaamd met stikstof gedoteerde koolstofomhulling beschermd hol koperoxide (H-Cu2 O@C/N) met behulp van een strategie voor het verminderen van de autocarbonatatie van oplosmiddelen.
Deze verbetering van de nanoreactor helpt de hoeveelheid belangrijke tussenproducten (*CO) op het katalysatoroppervlak te vergroten, wat de productie van C2+ versnelt. producten door een chemische reactie.
Bij testen in een MEA-elektrolysator (membraanelektrodeassemblage) bleek de H-Cu2 O@C/N nanoreactor behaalde indrukwekkende resultaten, met een efficiëntie van 75,9% bij de productie van C2+ producten en een hoge stroomdichtheid van 248,8 mA·cm -2 . Dit toont de effectiviteit van de katalysatoren in CO2 aan RR-conversie.
Om dit proces verder te begrijpen, heeft het onderzoeksteam gedetailleerde onderzoeken uitgevoerd. Deze resultaten bevestigden dat de C/N-insluitingen, bereid door middel van de strategie voor de reductie van autokoolstof met oplosmiddelen, de Cu + effectief kunnen beschermen. actieve soorten en zorgen voor hun katalytische stabiliteit.
Dit werk biedt een efficiënte en haalbare manier om de katalysatorstructuur voor zeer selectief CO2 te optimaliseren RR-bereiding van C2+ producten.