劉兆清/歐陽(yáng)婷Angew:AuZn/ZnO助力選擇性CO2轉(zhuǎn)化為合成氣 2023年11月3日 下午12:51 ? T, 頂刊 ? 閱讀 8 電催化CO2制合成氣(CO和H2的氣體混合物)是抑制過量CO2排放和溫室氣體效應(yīng)的一種有前途的方法。基于此,廣州大學(xué)劉兆清教授和歐陽(yáng)婷副教授等人報(bào)道了一種高效耐用的雙金屬AuZn@ZnO(AuZn/ZnO)催化劑,用于電催化還原CO2和H2O。在-0.9 V下進(jìn)行3 h的CO2制合成氣后,CO的法拉第效率(FE)高達(dá)66.4%(修正電流密度為0.38 mA cm-2)和H2的FE高達(dá)26.5%。在較窄的電位窗口(-0.7 V至-1.1 V)內(nèi),CO/H2比值的范圍從0.25到2.50不等。 通過DFT計(jì)算,作者研究了AuZn/ZnO中Au/Zn位點(diǎn)和Zn位點(diǎn)在CO2還原過程中的自由能變化,揭示了AuZn/ZnO中Au位點(diǎn)和Zn位點(diǎn)的重要作用。 純Zn/ZnO的速率決定步驟(RDS)為CO2活化到CO2*,能量勢(shì)壘為0.511 eV,高于AuZn/ZnO中Zn位點(diǎn)(0.103 eV)和Au位點(diǎn)(0.127 eV),結(jié)果表明了雙金屬AuZn的關(guān)鍵作用,促進(jìn)了CO2在催化劑表面的富集,并激活CO2使其更有利于促進(jìn)其質(zhì)子化和生成COOH*。 在AuZn/ZnO中,Au位點(diǎn)的CO2*→COOH*能壘高于Zn位點(diǎn),而COOH*→CO*的Au位點(diǎn)的能壘優(yōu)于Zn位點(diǎn)。在HER途徑中,Zn/ZnO的Zn位點(diǎn)與AuZn/ZnO的Zn位點(diǎn)上H*的形成的ΔG比AuZn/ZnO的Au位點(diǎn)更有利。對(duì)于HCOOH的形成,HCOO*是關(guān)鍵中間體。對(duì)于AuZn/ZnO的Zn位點(diǎn)和Au位點(diǎn),生成HCOO*的自由能壘為-0.725 eV和-0.228 eV,而Zn/ZnO的Zn位點(diǎn)能量為- 0.752 eV,說明Au和Zn共存可以協(xié)同促進(jìn)HCOOH的生成。 總之,對(duì)于AuZn/ZnO催化劑,Au和Zn在CO2還原過程中都可以作為活性位點(diǎn),對(duì)CO和H2的選擇性隨電壓的變化而變化,因此Au和Zn的協(xié)同作用有效降低了CO2分子的活化能勢(shì)壘,促進(jìn)了電子傳輸,調(diào)節(jié)了CO2RR和HER之間的平衡。 Selective CO2 -to- Syngas Conversion Enabled by Bimetallic Gold/Zinc Sites in Partially Reductived Au/ZnO Arrays. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202313597. 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/2023/11/03/f39c883798/ 催化 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 陳龍慶/蘇元捷等Adv. Sci.: 高通量相場(chǎng)模擬+機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化壓電納米復(fù)合材料 2023年10月10日 ACS Nano:Cu原子層與CeO2的界面協(xié)同作用促進(jìn)CO轉(zhuǎn)化為乙酸鹽 2023年10月6日 化學(xué)所/華東師大JACS: 調(diào)控Cu催化劑配位數(shù),控制CO2電還原反應(yīng)路徑 2024年6月12日 ?Adv. Sci.:循環(huán)達(dá)5萬(wàn)次!超穩(wěn)定快充和耐高溫可充鉀電池! 2022年11月10日 楊亞/汪桂根Nature子刊:調(diào)整MoS2電子結(jié)構(gòu)工程和界面助力穩(wěn)定雙pH析氫 2023年10月11日 Nano Letters: 金屬-有機(jī)單層上缺陷誘導(dǎo)形成全固態(tài)FLP,加速光催化CO2還原! 2024年4月16日