通訊作者：Günter Schmid

通訊單位：德國西門子公司

成果一覽

在眾多過渡金屬中，銅是唯一能夠?qū)O2直接轉(zhuǎn)化為各種烴和含氧化合物的催化劑。使用塊狀銅催化劑具有若干局限性，如1.對特定的烴產(chǎn)物的選擇性差，2.需要高的過電位，3.由于有限的表面積導致的低活性，4.由競爭的析氫反應（HER）引起的法拉第效率（FE）損失。

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近日，西門子公司Günter Schmid博士的研究團隊開發(fā)了一種富含錐黑銅礦（Cu4O3）的氧化銅基催化劑（PrC），用于促進CO2還原轉(zhuǎn)化為乙烯或其他烴類產(chǎn)物。Cu4O3是氧化銅族的一員，在其晶體結(jié)構中含有相同數(shù)量的Cu+和Cu2+離子。該催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性，在400 mA cm-2下制備乙烯的法拉第效率（FE）超過40%；在-0.64 V下C2+/C1產(chǎn)物比值為4.8，C2+FE超過61%;同時具有良好的穩(wěn)定性。在該反應中，Cu4O3顆粒作為預催化劑，經(jīng)過還原后形成活性物種，同時部分殘余的Cu4O3顆粒充當表面活性位點的載體。

圖文導讀

圖1 錐黑銅礦晶體機構及富含Cu4O3催化劑（PrC）表征

圖2 富含Cu4O3催化劑（PrC）形貌結(jié)構表征

圖3 XPS光譜圖

圖4 富含Cu4O3催化劑（PrC）法拉第效率及實驗裝置圖

圖5 富含Cu4O3催化劑（PrC）電催化性能表征

本文研究了富含Cu4O3的銅基催化劑（PrC），并證明該催化劑在工業(yè)生產(chǎn)要求的電流密度下可穩(wěn)定地發(fā)揮作用，生成乙烯作為主要產(chǎn)物。采用溶劑熱合成方法，能成功合成PrC粉末，其對制取乙烯具有高催化活性（j=300 mA cm-2）和高選擇性（FEC2H4為43％）。Cu4O3顆粒在反應過程中充當預催化劑，經(jīng)過還原后形成表面活性位點。但研究者表示，對于Cu4O3顆粒本征性能對CO2RR的影響，仍需進一步實驗探索，

文獻信息

Paramelaconite-Enriched Copper-Based Material as an Effcient and Robust Catalyst for Electrochemical Carbon Dioxide Reduction

(Advanced Energy Materials，2019，DOI: 10.1002/aenm.201901228)

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201901228