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

1. Nat. Commun.: 調(diào)控納米尺度H供應(yīng)鏈，促進(jìn)ZnZrO_x催化CO₂合成CH₃OH

催化頂刊集錦：Nature子刊、Angew.、JACS、AEM、ACS Catalysis等成果

為了減少CO₂的排放并將其作為一種有價(jià)值的產(chǎn)品加以利用，CO₂加氫制甲醇已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。對于經(jīng)典的Cu/ZnO/Al₂O₃催化劑，其關(guān)鍵局限性之一是由于催化劑在熱和濕氣下的穩(wěn)定性不令人滿意，阻礙了其長期穩(wěn)定反應(yīng)。

最近，ZnO-ZrO₂固溶體催化劑(ZnZrO_x)引起了人們的注意，因?yàn)樗哂袃?yōu)越的長期穩(wěn)定性，但缺點(diǎn)是其活性低于Cu/ZnO/Al₂O₃。金屬促進(jìn)劑是提高氧化物催化劑加氫性能最常用的策略，金屬納米顆粒或摻雜劑直接位于催化劑表面上，以與氧化物上的活性位點(diǎn)產(chǎn)生界面協(xié)同作用，但向這些位點(diǎn)的氫輸送不足可能會影響增強(qiáng)效果。

為解決上述難題，新加坡國立大學(xué)顏寧和Sergey M. Kozlov等通過將ZnZrO_x與碳納米管(CNT)上的Pd結(jié)合(Pd/CNT + ZnZrO_x)。碳納米管是一種儲氫材料，用金屬或金屬氧化物摻雜碳納米管大大提高了其儲氫能力，證實(shí)了碳納米管與摻雜物之間的快速氫轉(zhuǎn)移。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與具有相同Pd含量的ZnZrO_x和Pd/ZnZrO_x相比，Pd/CNT + ZnZrO_x能顯著提高CO₂合成甲醇的活性；該催化劑還具有具有優(yōu)異的長期穩(wěn)定性：在連續(xù)反應(yīng)200 h以后，其性能超過了目前最先進(jìn)的Cu/ZnO/Al₂O₃工業(yè)催化劑。

基于以往的研究報(bào)道、理論計(jì)算結(jié)果以及碳納米管的獨(dú)特性質(zhì)，研究人員推測Pd/CNT可以通過氫在Pd上的活化和碳納米管上溢出兩種方式將輸送到ZnZrO_x中，進(jìn)而提高了催化劑的CO₂合成甲醇催化活性。

此外，研究人員對商業(yè)Cu/ZnO/Al₂O₃與CNT的物理混合的初步測試結(jié)果顯示，在0.1?1.0 MPa的壓力范圍內(nèi)，與單獨(dú)的Cu/ZnO/Al₂O₃相比，甲醇形成活性提高了1.4至2.0倍，表明這種促進(jìn)策略不限于ZnZrO_x?？偟膩碚f，這項(xiàng)工作提供了一個(gè)氧化物催化劑設(shè)計(jì)的范例，其中過渡金屬促進(jìn)劑在非接觸模式下比直接附著在催化活性相表面的過渡金屬促進(jìn)劑產(chǎn)生更大的效果。

Engineering Nanoscale H Supply Chain to Accelerate Methanol Synthesis on ZnZrO_x. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-36407-1

2. Nat. Commun.: 無金屬催化劑亦有高性能！聚合物水凝膠用于高效電催化水氧化

電催化OER在許多能量轉(zhuǎn)換和存儲系統(tǒng)中是必不可少的，特別是對于水分解電解槽和可充電的金屬-空氣電池。OER涉及到多電子和多中間體，因此有必要設(shè)計(jì)優(yōu)異的電催化劑以加快反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。碳質(zhì)無金屬電催化劑作為一類重要的OER催化劑，近年來得到了廣泛的研究。此外，雜原子摻雜、缺陷工程和碳基底(例如碳納米管，石墨烯)的分子間功能化是針對這種無金屬OER電催化劑的典型合成策略。

本質(zhì)上，所有這些策略都誘導(dǎo)了共軛碳基體上的電荷重分布，從而使一些局部帶正電的(或稱為p型結(jié)構(gòu)域)碳原子被激活作為OER的活性位點(diǎn)，即在OER過程中，誘導(dǎo)帶正電荷的碳是氫氧化物中間體吸附必不可少的條件。

然而，依賴碳同素異形體作為原料限制了前體的選擇，而上述大多數(shù)改性方法也涉及復(fù)雜和/或能源消耗程序(如煅燒)。因此，有必要尋找易于制備的高效無金屬OER電催化劑，但這也具有挑戰(zhàn)性。

近日，悉尼大學(xué)趙慎龍、裴增夏和波多黎各大學(xué)陳中方等證明中間結(jié)構(gòu)聚丙烯酸酯水凝膠可以提供優(yōu)異的OER活性(與堿性電解質(zhì)中的基準(zhǔn)IrO₂催化劑相當(dāng))，以及在各種pH環(huán)境中的高耐久性和良好適應(yīng)性。具體而言，所制備的CC-PANa電極在10 mA cm^?2電流密度下的OER過電位為316 mV，Tafel斜率僅為42 mV dec^?1；PANa電極在酸性和中性磷酸鹽緩沖溶液電解質(zhì)中也具有良好的OER活性。

然而，與堿性電解質(zhì)相比，酸性和中性電解質(zhì)中的電極顯示出更嚴(yán)重的活性衰減，這是因?yàn)榉菈A性電解質(zhì)中OER所需的過電位太高，并且酸性電解質(zhì)具有高度腐蝕性。因此，雖然PANa電極在不同的電解質(zhì)中表現(xiàn)出活性，但它更適合于堿性電解質(zhì)中的OER。

為了證明聚合物水凝膠材料作為OER電催化劑的一般性，研究人員還研究了另一種最常見的烯丙基聚合物聚丙烯酰胺(PAM)的OER活性。DFT計(jì)算表明，PAM水凝膠對于OER需要更大的過電位，可能是由于末端酰胺組中碳原子的正電荷較少(+0.152 e，唯一的活性位點(diǎn))。這些結(jié)果表明，作為OER電催化劑的聚合物水凝膠必須有足夠的正碳中心，但最佳電荷密度仍有待進(jìn)一步研究。

此外，研究人員水解了PAM(在6 M KOH中保持在70 °C 1小時(shí)，標(biāo)記為HPAM)，HPAM樣品中-CONH₂基團(tuán)特征峰向-COO基團(tuán)特征峰變化。同時(shí)，與原始的CC-PAM相比，CC-HPAM電極提供了更好的OER活性，活性的逐漸增強(qiáng)進(jìn)一步證明-COO基團(tuán)是一個(gè)更加活躍的OER位點(diǎn)，這也表明了通過調(diào)節(jié)聚合物化學(xué)來開發(fā)高效的水凝膠基OER電催化劑的巨大潛力。

A Polymeric Hydrogel Electrocatalyst for Direct Water Oxidation. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-36532-x

3. Nat. Commun.: 調(diào)制反應(yīng)路線，實(shí)現(xiàn)氧化釕在高性能質(zhì)子交換膜電解槽中穩(wěn)定水氧化

使用聚合物電解質(zhì)膜(PEM)的水電解技術(shù)被認(rèn)為最適合通過將間歇性可再生能源轉(zhuǎn)化為高純度H₂來推動(dòng)碳中和，因?yàn)樗陔娏髅芏群退矔r(shí)電流響應(yīng)方面優(yōu)于堿性水電解槽。然而，PEM水分解的大規(guī)模應(yīng)用受到水氧化催化半反應(yīng)的極大限制：1.Ir催化劑的高成本；2.Ir在催化析氧反應(yīng)(OER)中的高過電位。

鑒于此，Ru以較低的價(jià)格、較高的地球豐度和較高的內(nèi)在OER活性吸引了人們的研究興趣。然而，Ru的氧化物在苛刻的陽極和酸性條件下的穩(wěn)定性仍然長期未得到解決，Ru的實(shí)際利用是不現(xiàn)實(shí)的。因此，提高Ru基催化劑的反應(yīng)穩(wěn)定性迫在眉睫。

基于此，中科院長春應(yīng)化所葛君杰、邢巍和王穎等提出了一個(gè)直觀的描述符(Ru電荷)，以描述催化劑的整體活性和穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，盡管催化劑的不穩(wěn)定性很復(fù)雜，但它與Ru電荷和Ru-O鍵斷裂的困難程度密切相關(guān)，即氧空位(ΔG_VO)和Ru空位(ΔG_VRu)之間的生成能平衡。

因此，研究人員通過通過控制M-O-Ru結(jié)構(gòu)來改變RuO₆基序周圍的螯合元素，不僅成功地調(diào)節(jié)了反應(yīng)機(jī)制(選擇是否將晶格氧參與到反應(yīng)中(LOM))，而且還調(diào)整了吸附質(zhì)演化反應(yīng)下的活性和穩(wěn)定性(AEM)。

基于以上分析，研究人員篩選出具有Sn-O-Ru局部結(jié)構(gòu)的SnRuO_x固溶體(該固溶體遵循具有適當(dāng)Ru-O結(jié)合強(qiáng)度的AEM)。性能測試結(jié)果顯示，SnRuO_x催化劑在1.48 V_RHE的電壓下表現(xiàn)出較高的效能(2360 A g_Ru^?1)，以及較高的TOF值(0.63 s^?1)。

此外，該催化劑表現(xiàn)出迄今為止最好的反應(yīng)穩(wěn)定性，其在100 mA cm^?2電流密度下以及催化劑負(fù)載量為41.65 μg_cat cm^?2的情況下，在250 h試驗(yàn)期間過電位僅增加26.8 mV；在可擴(kuò)展的質(zhì)子交換膜電解槽中，在1 A cm^?2下連續(xù)反應(yīng)1300小時(shí)的耐久性試驗(yàn)中，該催化劑具有53 μV h^?1的最小降解速率。

總的來說，該項(xiàng)工作提出了一個(gè)可行的構(gòu)想，并且建立一個(gè)穩(wěn)定和高效率的Ru基催化劑，這為Ru基材料在PEMWE的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

Customized Reaction Route for Ruthenium Oxide towards Stabilized Water Oxidation in High-performance PEM Electrolyzers. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-36380-9

4. Angew.: 選擇性超過99%！石墨烯/碳化硅將CO₂高選擇性光電還原為C₂H₅OH

由于化石能源消耗造成的CO₂過度排放，導(dǎo)致全球變暖問題日益嚴(yán)峻。為了緩解這種的情況，開發(fā)高效的人工光合作用(AP)來降低大氣中CO₂的含量至關(guān)重要。盡管AP在近幾十年來取得了很大的進(jìn)展，但能夠有效地合成含C?C鍵的有價(jià)值的化學(xué)物質(zhì)，并克服較低的CO₂轉(zhuǎn)化率仍然具有挑戰(zhàn)性。這在很大程度上是由于相當(dāng)可觀的AP的復(fù)雜性，涉及多個(gè)順序和平行的步驟，包括光激發(fā)、電荷分離和遷移、氧化還原反應(yīng)，以在催化劑表面生成所需的活性中間體。

此外，熱力學(xué)上有利的C₁產(chǎn)物可以從多個(gè)AP中間體中產(chǎn)生，這使得選擇性地生產(chǎn)含有C?C鍵的目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)具有挑戰(zhàn)性。

CO₂有效光轉(zhuǎn)化為多碳化合物的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是在完成基本光合步驟的同時(shí)，精確控制C?C耦合的活性中間體。近日，中科院上海高等研究院陳為、魏偉和孫予罕等發(fā)現(xiàn)，這可以通過石墨烯/硅碳(SiC)復(fù)合催化劑來實(shí)現(xiàn)，該催化劑包括SiC載體、界面層(IL)和少層石墨烯覆蓋層。其中，一個(gè)最佳的IL結(jié)構(gòu)允許來自SiC載體的光生電子被輕松地轉(zhuǎn)移到石墨烯覆蓋層上的活性位點(diǎn)，并且由于反應(yīng)中間體在活性位點(diǎn)的強(qiáng)吸附和石墨烯表面的高電子密度，因此可以有效地形成和穩(wěn)定反應(yīng)中間體。

在模擬太陽照射和外加偏壓(?50 mV_Ag/AgCl)條件下，研究人員在石墨烯/硅碳(SiC)復(fù)合催化劑上進(jìn)行了CO₂光電還原，C₂H₅OH的選擇性超過99%，并且CO₂的轉(zhuǎn)化率高達(dá)17.1 mmol?g_cat^?1 h^?1。

此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算表明，一個(gè)最佳的界面層可以促進(jìn)光生電子從碳化硅載體轉(zhuǎn)移到少層石墨烯覆蓋層，促進(jìn)了有效的CO₂活化和C-C耦合產(chǎn)生乙醇。綜上，這項(xiàng)工作證明了AP策略的先進(jìn)性，這也為有效的CO₂轉(zhuǎn)化為乙醇提供了一條途徑。

Highly Selective Photoelectroreduction of Carbon Dioxide to Ethanol over Graphene/Silicon Carbide Composites. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202218664

5. Angew.: 空心多孔通道結(jié)構(gòu)起大作用，促進(jìn)非晶態(tài)NiFe納米催化劑高效催化OER

用可再生能源，特別是氫氣替代傳統(tǒng)的化石燃料，對解決空氣污染、全球變暖、能源危機(jī)等問題具有重要意義。電催化水分解是生產(chǎn)H₂的一種有效的方法。然而，由于陽極上的析氧反應(yīng)(OER)涉及四電子轉(zhuǎn)移過程，其動(dòng)力學(xué)非常緩慢，嚴(yán)重限制了整體水分解的反應(yīng)速度。人們已經(jīng)采取了一系列的策略來改進(jìn)OER的動(dòng)力學(xué)，但與析氫反應(yīng)(HER)的過電位相比，OER的過電位仍然相當(dāng)高。因此，迫切需要開發(fā)具有高性能OER催化劑。

基于此，深圳大學(xué)何傳新課題組設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種溫和的自催化路線，制備了一種多通道中空非晶態(tài)鎳鐵納米反應(yīng)器(NiFe-ANR)作為電催化OER催化劑。

電化學(xué)性能測試結(jié)果顯示，NiFe-ANR在10 mA cm^?2電流密度下的OER過電位低至228 mV，僅為RuO₂的3/5；對于沒有通道孔隙的NiFe-ANNR，過電位為303 mV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于NiFe-ANR，這突出了NiFe-ANR中的納米反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對其優(yōu)異的OER性能的貢獻(xiàn)。此外，對NiFe-ANR進(jìn)行了10小時(shí)的耐久性試驗(yàn)，沒有明顯的電流下降，說明NiFe-ANR具有良好的耐久性和穩(wěn)定性。

經(jīng)過測試后的NiFe-ANR的SEM圖像顯示，球形顆粒的形態(tài)沒有變化；經(jīng)過OER耐久性試驗(yàn)后，Ni 2p和Fe 2p的峰位均向正方向移動(dòng)，說明在OER過程中形成了NiOOH和FeOOH，這有助于提高OER的效率。

機(jī)理探究實(shí)驗(yàn)表明，具有空心多孔通道的NiFe-ANR結(jié)構(gòu)可以改變空間曲率和催化劑的傳質(zhì)過程，使NiFe-ANR表面比NiFe-ANNR表面能富集更多的OH^?，最終得到較大的電流密度。

此外，NiFe-ANR的中空多孔納米反應(yīng)器結(jié)構(gòu)也為其帶來了各種傳質(zhì)的可能性。例如，電解質(zhì)和生成的氣體可以通過納米反應(yīng)器內(nèi)部的通道和中間的空腔來運(yùn)輸，這可能是納米反應(yīng)器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)?？偟膩碚f，這項(xiàng)工作將有助于指導(dǎo)探索和制備新的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、納米反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和復(fù)合OER催化劑。

Amorphous NiFe Oxide-based Nanoreactors for Efficient Electrocatalytic Water Oxidation. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202300478

6. JACS: 無有機(jī)模板合成策略，實(shí)現(xiàn)活性鐵的最大化以促進(jìn)甲烷選擇氧化

在水相中的選擇性氧化CH₄制備有價(jià)值的化學(xué)品，因其反應(yīng)條件溫和、工藝簡單而受到廣泛關(guān)注。作為研究最廣泛的催化劑，F(xiàn)e-ZSM-5具有較高的效能和選擇性，但使用傳統(tǒng)方法制備的Fe-ZSM-5活性中心數(shù)量有限，導(dǎo)致催化劑的甲烷轉(zhuǎn)化率較低?；诖?，阿卜杜拉國王科技大學(xué)(KAUST)韓宇課題組報(bào)道了一種簡便的無有機(jī)模板合成方法，與傳統(tǒng)合成方法相比，該方法能以更高的分散度將更多的鐵引入沸石骨架中。

具體而言，在Fe-ZSM-5的合成中是否使用四丙基銨(TPA，有機(jī)模板劑)對Fe在沸石骨架中的含量和形態(tài)有顯著的影響：與傳統(tǒng)的模板法制備的Fe-ZSM-5(Fe-Z5-C)相比，不使用TPA(Fe-Z5-TF)合成的Fe-ZSM-5具有更多的骨架Fe原子、更低的配位對稱性、更高的分散性和更強(qiáng)的遷移傾向性。因此，在將催化劑轉(zhuǎn)化為H型的煅燒過程中，F(xiàn)e-Z5-TF比Fe-Z5-C能產(chǎn)生更多的框架外鐵物種。

此外，與Fe-Z5-C產(chǎn)生多種框架外Fe物種(主要是雙核Fe)不同，F(xiàn)e-Z5-TF幾乎完全以[(H₂O)₂–Fe(III)–OH]²⁺的形式產(chǎn)生單核Fe物種，其對CH₄氧化具有高度活性，以上這些因素共同導(dǎo)致了Fe-ZSM-5合成中活性鐵中心數(shù)目的顯著增加。

性能測試結(jié)果顯示，當(dāng)在75°C的水中用0.5 M H₂O₂進(jìn)行CH₄氧化反應(yīng)時(shí)，H型的Fe-Z5-TF(Fe-HZ5-TF)上的C₁氧化物產(chǎn)率高達(dá)109.4 mmol g_cat^?1h^?1，HCOOH選擇性為91.1%，活性比先前報(bào)道的在相似條件下的Fe-ZSM-5(19.9 mmol g_cat^?1h^?1)高5倍以上。此外，研究人員還探究了CH₄在單核鐵中心的活化以及隨后轉(zhuǎn)化為C₁氧化物。

結(jié)果表明，H₂O₂氧化單核鐵產(chǎn)生[(H₂O)₃-Fe(IV)═O]²⁺，這反過來又作為CH₄中C-H鍵均裂和自由基驅(qū)動(dòng)的連續(xù)氧化轉(zhuǎn)化的催化活性中心。更總要的是，除了在產(chǎn)生活性鐵中心方面效率更高外，無有機(jī)模板合成比傳統(tǒng)合成更具成本效益和環(huán)境友善，因此非常適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)催化劑。

Maximizing Active Fe Species in ZSM-5 Zeolite Using Organic-Template-Free Synthesis for Efficient Selective Methane Oxidation. Journal of the American Chemical Society, 2023. DOI: 10.1021/jacs.2c13351

7. AEM: NH₃產(chǎn)率達(dá)到20 mg h^?1cm^?2！NO電催化歧化反應(yīng)助力高效固氮反應(yīng)

利用較低的N=O鍵離解能(204 kJ mol^?1)和較快的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，將活性氮氧化物轉(zhuǎn)化為NH₃為解決電化學(xué)氮還原反應(yīng)(ENRR)低反應(yīng)效率的困境提供了一條有前途的技術(shù)路線。一氧化氮(NO)是化石燃料燃燒和其他化學(xué)工業(yè)中豐富的主要氮源污染物之一，通過電催化合理利用廢NO可以同時(shí)緩解環(huán)境問題和逆轉(zhuǎn)全球氮循環(huán)失衡。

然而，緩慢的析氧反應(yīng)(OER)通常被用作陽極反應(yīng)和NORR一起進(jìn)行，這消耗了大部分能量。為了提高NORR系統(tǒng)的整體能源和經(jīng)濟(jì)效益，探索一種合適的低過電位陽極取代反應(yīng)是必不可少的。

近日，浙江大學(xué)嚴(yán)建華、吳浩斌和吳昂鍵等報(bào)道了NO的電催化歧化反應(yīng)，通過陰極NORR和陽極NO電氧化耦合實(shí)現(xiàn)有效固氮。這種策略能夠通過在一個(gè)組裝的電解槽中生產(chǎn)雙重高價(jià)值產(chǎn)品(NH₃和硝酸鹽)來最大限度地利用廢NO。

同時(shí)，通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究人員開發(fā)了高效的NORR催化劑CoNiO_x@Cu，以改善NO吸附和降低反應(yīng)能壘；最優(yōu)的CoNi(5:5)O_x@Cu催化劑在?0.68 V_RHE下的NH₃產(chǎn)率達(dá)到20 mg h^?1cm^?2，并且其能夠在電流密度≈165mA cm^?2下連續(xù)反應(yīng)36小時(shí)而沒有發(fā)生形貌和組分變化。

研究人員還通過雙極膜(BPM)設(shè)計(jì)，使用解耦的酸堿不對稱電解質(zhì)，獨(dú)立優(yōu)化了各半電池反應(yīng)的微環(huán)境和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。依靠這個(gè)技術(shù)組合，在3.58 V的低電池電壓下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行36小時(shí)，NH₃生產(chǎn)率達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的26.27 mg h^?1cm^?2，F(xiàn)E約為100%；硝酸生產(chǎn)率為68.41 mg h^?1cm^?2，F(xiàn)E為50.42%。

更重要的是，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析(TEA)顯示，電催化NO歧化反應(yīng)可顯著降低NH₃生產(chǎn)成本至544噸/美元，具有可持續(xù)發(fā)展固氮作用的經(jīng)濟(jì)可行性。

Electrocatalytic Disproportionation of Nitric Oxide Toward Efficient Nitrogen Fixation. Advanced Energy Materials, 2023. DOI: 10.1002/aenm.20220423

8. ACS Catal.: 改變Bi納米片局部微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)高選擇性強(qiáng)酸中CO₂電還原為HCOOH

電催化CO₂還原反應(yīng)(CO₂RR)將CO₂轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品，并且能夠減輕溫室氣體過量排放的危害。為了提高CO₂RR的轉(zhuǎn)化效率，目前的電解體系主要采用堿性或中性電解質(zhì)。陰極表面的堿性環(huán)境有利于CO₂活化，抑制競爭性析氫反應(yīng)(HER)，以及C-C偶聯(lián)用于多碳合成。

在中性電解質(zhì)的情況下，由于CO₂RR和HER的質(zhì)子消耗，也可以在陰極表面局部產(chǎn)生高濃度的OH物種和高pH值，這與堿性體系相似。然而，堿性/中性體系的缺點(diǎn)也是顯著的：在陰極室中，CO₂分子很容易與局部/本體OH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，極大地消耗了CO₂，降低了CO₂的利用效率。當(dāng)使用陰離子交換膜時(shí)，碳酸鹽/碳酸氫鹽從陰極到陽極的交叉會進(jìn)一步降低碳效率。

此外，碳酸鹽的形成亦會對CO₂反應(yīng)器的穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因?yàn)樘妓猁}會堵塞氣體擴(kuò)散電極內(nèi)CO₂運(yùn)輸?shù)亩嗫淄ǖ?，加速電解質(zhì)泄漏，并增加電池電阻。這些挑戰(zhàn)嚴(yán)重限制了堿性/中性CO₂RR系統(tǒng)的工業(yè)前景。

近日，湖南大學(xué)黃宏文和華東理工大學(xué)練成等采用一鍋法制備了Bi納米片狀催化劑(BiNS)，并在強(qiáng)酸(pH≤1)條件下，通過在電解液中引入K⁺，實(shí)現(xiàn)了CO₂在強(qiáng)酸(pH≤1)條件下高效電還原為HCOOH。在?1.23 V_RHE下，K⁺輔助酸性CO₂RR轉(zhuǎn)化為HCOOH的法拉第效率高達(dá)92.2%，部分電流密度達(dá)到?237.1 mA cm^?2。更重要的是，由于抑制了碳酸鹽的生成，在酸性條件下HCOOH的單程碳效率高達(dá)27.4%，超過了堿性條件下CO₂RR的碳效率。

進(jìn)一步的機(jī)理研究表明，K⁺可以通過減少質(zhì)子覆蓋在Bi催化劑表面上改造局部微環(huán)境，以抑制競爭性HER并產(chǎn)生局部相互作用來穩(wěn)定*OCOH中間體，從而在強(qiáng)酸性介質(zhì)中促進(jìn)高效率的CO₂轉(zhuǎn)化為HCOOH。

此外，研究人員還探究了其它堿金屬離子對酸性CO₂RR的影響。結(jié)果表明，典型的陽離子，例如Li⁺和Na⁺，亦能促使CO₂在強(qiáng)酸中高選擇性地轉(zhuǎn)化為HCOOH，而HCOOH部分電流密度則隨著陽離子尺寸的增加而明顯增加。因此，以上結(jié)果證實(shí)，利用堿金屬陽離子調(diào)節(jié)酸性介質(zhì)中電催化反應(yīng)的微環(huán)境是推動(dòng)CO₂轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)品的一般策略。

Theory-Guided S-Defects Boost Selective Conversion of CO₂ to HCOOH over In₄SnS₈ Nanoflowers. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.2c05957

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/11/09c6d9902e/

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

催化頂刊集錦：Nature子刊、Angew.、JACS、AEM、ACS Catalysis等成果

相關(guān)推薦

催化頂刊集錦：Nature子刊、Angew.、JACS、AEM、ACS Catalysis等成果