ACS Catalysis：陽(yáng)極氧化鈦高效串聯(lián)CO2電還原為甲醇

使用可再生電力電還原CO₂(CO₂RR)是合成甲醇(CH₃OH)的一條有吸引力的途徑。然而，現(xiàn)在仍然沒(méi)有對(duì)該反應(yīng)具有良好活性和高選擇性的主流電催化劑，但甲酸(HCOOH)、CO和甲烷是最常見(jiàn)的C₁產(chǎn)物，所以由于多電子電催化反應(yīng)會(huì)受到吸附-能量比例關(guān)系的嚴(yán)重影響，采用串聯(lián)過(guò)程可能會(huì)提供更高的效率。

基于此，新加坡國(guó)立大學(xué)Boon Siang Yeo和巴塞羅那大學(xué)Federico Calle-Vallejo等人提出了一種將CO₂還原為HCOOH，然后將HCOOH還原為CH₃OH的策略。研究發(fā)現(xiàn)，前一步反應(yīng)可以使用后過(guò)渡金屬輕松完成，但由于HCOOH的電化學(xué)惰性，后一步反應(yīng)極其困難。故研究人員開(kāi)發(fā)了一種包含Ti³⁺位點(diǎn)和氧空位的陽(yáng)極氧化鈦催化劑(稱(chēng)為T(mén)OV)，在-1.0V時(shí)可將HCOOH還原為CH₃OH，法拉第效率達(dá)12.6%，部分電流密度為-2 mA cm^-2。

在此項(xiàng)工作中，研究人員說(shuō)明了使用Ti_an將HCOOH電還原為CH₃OH的機(jī)理。表征研究表明，Ti_an催化劑是高度無(wú)定形的，并且在電催化FAR過(guò)程中具有TOV位點(diǎn)。研究人員證明催化劑上TOV的數(shù)量與CH₃OH的產(chǎn)生呈正相關(guān)。通過(guò)密度泛函理論(DFT)計(jì)算將缺陷處的TOV識(shí)別為由^*H₂COOH介導(dǎo)的空位填充途徑中的活性位點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)一步提供基于^*HCOOH和^*H₂COOH結(jié)合能以及TOV形成的整體篩選指導(dǎo)，該工作也說(shuō)明了如何合理設(shè)計(jì)電催化劑以還原高度穩(wěn)定的有機(jī)官能團(tuán)。通過(guò)將增強(qiáng)的催化位點(diǎn)(例如TOV)引入陽(yáng)極氧化的Ti，可有利地還原羧酸基團(tuán)以生產(chǎn)有價(jià)值的醇。除了展示了在環(huán)境條件下通過(guò)串聯(lián)電催化還原CO₂合成CH₃OH的可行性之外，這項(xiàng)工作還提供了將長(zhǎng)鏈脂肪酸轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的醇(例如正丙醇)的替代途徑，這可為從串聯(lián)CO₂電解合成CH₃OH的催化劑的高通量自動(dòng)化設(shè)計(jì)開(kāi)辟道路。

Toward efficient tandem electroreduction of CO₂ to methanol using anodized titanium, ACS Catalysis, 2021.?DOI: 10.1021/acscatal.1c01725

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01725

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/14/7625b47ad5/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

ACS Catalysis：陽(yáng)極氧化鈦高效串聯(lián)CO2電還原為甲醇

Toward efficient tandem electroreduction of CO2 to methanol using anodized titanium, ACS Catalysis, 2021.?DOI: 10.1021/acscatal.1c01725

相關(guān)推薦

Toward efficient tandem electroreduction of CO₂ to methanol using anodized titanium, ACS Catalysis, 2021.?DOI: 10.1021/acscatal.1c01725