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                北大徐冰君團隊Nat. Catal.:打破傳統!揭示Cu電催化CO2RR中多個位點
                來源: 時間:2023-09-11 14:37:47 瀏覽:2137次

                第一作者:高文強、許義飛

                通訊作者:徐冰君教授

                通訊單位:北京大學

                DOI: 10.1038/s41929-023-01002-6


                01

                研究背景

                目前,銅(Cu)基材料是唯一能夠選擇性地將CO2還原為高附加值的多碳(C2+)產物的催化劑。傳統認為Cu表面的CO2電化學還原反應是兩個串聯反應,即CO2還原成CO和CO還原生產C2+產物,但上述反應是否在Cu表面同一位點進行還不清楚。基于此,北京大學徐冰君教授團隊發現CO2的存在促進了CO電化學還原反應,并且至少存在兩種不同類型的Cu位點,其中一種銅位點(CuCO2)在CO2還原為CO的過程中更活躍,另一種銅位點(CuCO)是有利于CO進一步還原為C2+產物。其中,CO吸附在CuCO上形成C2+產物的活性至少是CuCO2上的6倍。


                02

                文章要點

                1、通過共電解、光譜和同位素標記的結合證實,CO2對Cu的CO電化學還原反應具有促進作用。以13CO/12CO2混合物為原料進行反應性研究,確定產物的碳源,并通過原位表面增強紅外吸收電鏡(SEIRAS)探測吸附12CO和13CO的相對表面覆蓋率。通過比較吸附CO和產物的同位素分布,發現至少有兩種類型的Cu位點。

                2、作者提出雙位點模型,即CuCO2和CuCO,其中CuCO2利于CO2還原為CO,但不利于CO進一步轉化生成C2+產物,而CuCO有利于CO進一步還原為C2+產物。

                3、Cu(111)和Cu(100)表面的共電解實驗表明,CuCO2和CuCO可能分別對應于Cu(111)的類Cu位點和缺陷位點。


                03

                圖文展示

                 

                圖1. CO/CO2共電解及原位光譜表征

                 

                圖2. 13CO/12CO2(4:1)在Den-Cu上的共電解

                 

                圖3. 13CO/12CO2共電解過程中乙烯同位素的分布

                 

                圖4. 13CO/12CO2共電解過程中C2產物的拓撲分布

                 

                圖5. 雙位點模型及其預測

                 

                圖6. 單晶Cu表面乙烯同位素物的分布

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                全部 3小時前 四川
                文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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