物理科技生物学-PHYICA

二氧化碳液体燃料:电催化剂将二氧化碳转化为多碳产品

化学 2022-08-23 00:02:13

作者:Wiley 信用:Angewandte Chemie 一种叫做α-CuTi @ Cu的新型电催化剂将二氧化碳(CO2)转化为液体燃料

正如一组中国研究人员在《Angewandte Chemie》杂志上报道的那样,以非晶态铜/钛合金为中心的活性铜可以高效率地生产乙醇、丙酮和正丁醇

我们对全球能源的大部分需求仍然是通过燃烧化石燃料来满足的,而化石燃料通过释放二氧化碳加剧了温室效应

为了减少全球变暖,我们必须寻找机会使用二氧化碳作为基本化学品的原料

通过利用可再生能源电催化转化二氧化碳,可以建立一个气候中性的人工碳循环

光伏和风能产生的多余能量可以通过电催化从二氧化碳生产燃料来储存

这些可以在需要的时候烧掉

转化成液体燃料将是有利的,因为它们具有高能量密度,并且储存和运输安全

然而,具有两个或多个碳原子(C2+)的产物的电催化形成是非常具有挑战性的

来自佛山大学(广东佛山)、中国科学技术大学(安徽合肥)和西安尤氏大学(陕西西安)的团队,由、孔婷婷、孔俊江和熊玉杰领导,现已开发出一种新型电催化剂,可高效地将CO2转化为具有多个碳原子的液体燃料(–4)

主要产品是乙醇、丙酮和正丁醇

为了制造电催化剂,用氢氟酸蚀刻铜/钛合金薄带,以从表面除去钛

这就产生了一种叫做α-CuTi @ Cu的材料,在非晶CuTi合金上有一个多孔的铜表面

它具有催化活性的铜中心,对于将CO2还原成C2+产物具有非常高的活性、选择性和稳定性(在0

8伏vs

C2-4可逆氢电极,至少稳定三个月)

相比之下,纯铜箔生产C1产品,但几乎没有任何C2+产品

该反应包括通过各种中间体的多步电子转移过程

在新型电催化剂中,表面以下无活性的钛原子实际上起着重要作用;它们增加了表面上铜原子的电子密度

这稳定了多碳产品形成过程中的关键中间体一氧化碳的吸附,允许一氧化碳高度覆盖表面,并随着新碳碳键的形成降低了一氧化碳二聚和三聚的能量障碍

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