通訊作者：Günter Schmid

通訊單位：德國(guó)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(duì)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(dǎo)致的低活性，4.由競(jìng)爭(zhēng)的析氫反應(yīng)（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(tuán)隊(duì)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(jìn)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(gòu)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(shí)具有良好的穩(wěn)定性。在該反應(yīng)中，Cu4O3顆粒作為預(yù)催化劑，經(jīng)過還原后形成活性物種，同時(shí)部分殘余的Cu4O3顆粒充當(dāng)表面活性位點(diǎn)的載體。

圖文導(dǎo)讀

圖1 錐黑銅礦晶體機(jī)構(gòu)及富含Cu4O3催化劑（PrC）表征

圖2 富含Cu4O3催化劑（PrC）形貌結(jié)構(gòu)表征

圖3 XPS光譜圖

圖4 富含Cu4O3催化劑（PrC）法拉第效率及實(shí)驗(yàn)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(duì)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(yīng)過程中充當(dāng)預(yù)催化劑，經(jīng)過還原后形成表面活性位點(diǎn)。但研究者表示，對(duì)于Cu4O3顆粒本征性能對(duì)CO2RR的影響，仍需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探索，

文獻(xiàn)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