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Adv. Energy Mater.:CoPc分子注入石墨氮化碳催化劑助力電還原CO2

Adv. Energy Mater.:CoPc分子注入石墨氮化碳催化劑助力電還原CO2
在海水中直接電解CO2,不僅可以將CO2轉(zhuǎn)化為CO,而且同時(shí)將氯離子(Cl)轉(zhuǎn)化為Cl2,進(jìn)一步滿足光氣合成等下游行業(yè)需求,也促進(jìn)了CO2的凈消耗。因此,迫切需要實(shí)施在海水中直接電解CO2。近日,大連理工大學(xué)邱介山教授和于暢教授(共同通訊作者)等人報(bào)道了一種通過簡(jiǎn)單的機(jī)械化學(xué)方法制備的CoPc分子注入的石墨氮化碳納米片電催化劑(CoPc/g-C3N4)。
Adv. Energy Mater.:CoPc分子注入石墨氮化碳催化劑助力電還原CO2
圖1 CoPc/g-C3N4的作用示意圖
CoPc/g-C3N4具有帶負(fù)電荷的表面和對(duì)Na+的優(yōu)先吸附能力。在天然海水中,當(dāng)電流密度為16.0 mA cm-2時(shí),CoPc/g-C3N4對(duì)CO的法拉第效率(FE)為89.5%,并且可在模擬海水中穩(wěn)定運(yùn)行25 h。
Adv. Energy Mater.:CoPc分子注入石墨氮化碳催化劑助力電還原CO2
圖2 光氣反應(yīng)生產(chǎn)MDI工藝流程圖
過程監(jiān)測(cè)進(jìn)一步表明,NaCl電解液中的氯離子可以調(diào)節(jié)陽極周圍的反應(yīng)微環(huán)境,進(jìn)而對(duì)陰極中的CO2RR產(chǎn)生積極影響。模擬海水中的CO2RR整體分裂,在電池電壓為3 V下對(duì)CO的最大FE為98.1%。該工作描述了一種碳偶聯(lián)CoPc分子催化劑的開發(fā),該催化劑可以驅(qū)動(dòng)模擬海水中的CO2電解,并提供了一種有前途的直接聯(lián)產(chǎn)CO和Cl2的節(jié)能耦合反應(yīng)系統(tǒng)。
Adv. Energy Mater.:CoPc分子注入石墨氮化碳催化劑助力電還原CO2

圖3 評(píng)估模擬海水中整體裂解CO2的經(jīng)濟(jì)性和凈減少量

Toward an Understanding of the Enhanced CO2?Electroreduction in NaCl Electrolyte over CoPc Molecule-Implanted Graphitic Carbon Nitride Catalyst.?Adv. Energy Mater.,?2021, DOI: 10.1002/aenm.202100075.
https://doi.org/10.1002/aenm.202100075.

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