从电化学CO2还原中,大多数是铜Cu基催化剂,用以产生可观数量的多碳产物。然而,在铜基催化剂上,C–C偶联过程的有限理解,已经阻碍了更高效催化剂的设计。
近日,中国科学院大连化物所Jie Ding, Hong Bin Yang, Song Liu,黄延强Yanqiang Huang等,清华大学 Xue-Lu Ma(共同一作), 李隽Jun Li等,香港城市大学 刘彬Bin Liu等,在Nature Energy上发文,报道了一种不含铜的锡Sn基电催化剂,并对CO2还原为乙醇,表现出了较高的催化性能。数据表明,该锡基催化剂主要组成包括二硫化锡SnS2纳米片,以及在三维碳上,三个氧原子配位的单个Sn原子。在0.9VRHE(可逆氢电极,RHE)下,实现了约82.5%最大选择性,并且在宽的电极电势窗口(-0.6至-1.1VRHE)上,实现了超过70%的最大选择性;在反应100小时后,还保持其初始活性的97%(在0.9VRHe下,几何电流密度为17.8mAcm-2)。第一性原理模型表明,包含锡Sn和O原子的双活性中心,分别吸附*CHO和*CO(OH)中间体,基于甲酰基-碳酸氢盐偶联路径,从而促进了C–C键的形成。图1:SnS2/Sn1-O3G串联催化剂的二氧化碳还原反应CO2 reduction reaction,CO2RR性能。
图2:SnS2/Sn1-O3G和Sn1-O3G的结构表征。
图3:CO2还原为乙醇。
图4: 基于过甲酰基-碳酸氢盐偶联路径,形成了C–C键(关键中间体4)。
Ding, J., Bin Yang, H., Ma, XL. et al. A tin-based tandem electrocatalyst for CO2 reduction to ethanol with 80% selectivity. Nat Energy (2023). https://doi.org/10.1038/s41560-023-01389-3https://www.nature.com/articles/s41560-023-01389-3声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!