一级黄色网站在线视频看看,久久精品欧美一区二区三区 ,国产偷国产偷亚洲高清人乐享,jy和桃子为什么绝交,亚洲欧美成人网,久热九九

第一作者：Xingli Wang

通訊作者：Peter Strasser

通訊單位：柏林工業大學

研究亮點：

1. CO混入CO₂原料中，將乙烯產率提高近50%，產生乙烯主要來自于CO₂-CO偶聯反應。

2. 設計NiNC/CuO_x串聯催化劑，原位局域釋放CO提高乙烯產率。

二氧化碳還原乙烯

面對日益嚴重的能源危機和環境污染、溫室效應等困擾全人類的問題，通過可再生能源，將二氧化碳轉化為可利用的燃料，實現碳資源的循環利用可以同時解決上述問題。電化學還原二氧化碳由于其反應裝置簡單、反應過程環保、能量利用率高等優點成為眾多學者的研究方向。在眾多還原反應中，將二氧化碳還原為乙烯具有深遠的意義。

乙烯既是合成纖維、橡膠、塑料等高聚物及制造氯乙烯、乙醛、乙醇等小分子有機物的原料，還是瓜果蔬菜的催熟劑，因此是高分子工業和農業的基礎，也是世界上產量最大的化學產品之一，世界上已將乙烯產量作為衡量一個國家石油化工發展水平的重要標志之一。目前乙烯生產主要來自于石油裂化工業，然而，隨著石油資源的不斷枯竭，作為高分子工業基礎的乙烯來源必將受到嚴重威脅。因此，將溫室氣體定向轉化為乙烯的研究顯得格外重要。

擬解決的問題或擬探索的內容

相比于催化劑中被廣泛研究的催化效率和選擇性，不純或有意混合的CO₂原料對電化學CO₂還原反應（CO2RR）催化活性的動力學影響研究甚少，但工業用CO₂原料經常被CO污染，因此有必要對CO₂/CO共原料條件下的CO₂RR進行更深入的研究。

成果簡介

鑒于此，柏林工業大學的Peter Strasser教授以銅為納米催化劑，利用時間分辨的原位電化學差分質譜毛細管式流動電化學反應池和動力學同位素示蹤實驗，對CO₂/CO共原料的CO₂RR活性進行了研究。

圖1. CO₂/CO混合原料提高乙烯產率的機理示意圖，微觀CO₂/CO自供應雙功能串聯催化劑設計。

要點1：制備合成高催化活性的單分散CuOx納米顆粒催化劑

為了研究反應動力學、機理和產品產率，首先制備合成了高催化活性的單分散CuO_x納米顆粒催化劑，粒徑為9.4 ± 1.1 nm，由于外層富O的CuO層的鈍化作用，納米顆粒內部為金屬Cu。根據HE-XRD精修分析，該催化劑為三相共存，其中，面心立方結構金屬Cu占18.0 ± 2.9 wt%，立方Cu₂O占33.4 ± 5.3 wt%，單斜CuO占39.2 ± 6.2 wt%。

圖2. CuOx納米顆粒催化劑的形貌、結構和元素表征。

要點2：CO₂-CO的交叉歐聯產生乙烯

利用基于穩態的在線氣相色譜和基于瞬態的原位電化學差分質譜毛細管式流動電化學反應池，發現電還原CO₂的原料中混入CO之后，HCOO?反應路徑被抑制，可以顯著贈強*CO質子化反應和偶聯反應途徑，當CO₂與CO的分壓比為2:1時，乙烯產率可被提高近50%。動力學同位素示蹤實驗表明，在CO₂/CO混合原料中，乙烯的產生主要來自于CO₂-CO的交叉歐聯，來自于單獨CO₂偶聯和CO偶聯的乙烯與純原料相比，并未被抑制。

圖3. 在線氣相色譜法測定的電催化性能。

要點3：C-C偶聯反應是決速步驟

研究機理發現，C-C偶聯反應是電催化還原CO₂制乙烯的決速步驟，CO和CO₂均可吸附*CO，并且兩者吸附的*CO的交叉偶聯反應在不同電勢范圍內均起到了主導作用，說明CO₂和CO分子之間的活性位點沒有競爭關系，CO和CO₂在催化劑表面的吸附位不同，因此互不干擾。除了C-C 偶聯的Langmuir-Hinshelwood模型，作者認為在高濃度的local CO環境下，C-C偶聯也可以通過Eley-Rideal模型發生。

圖4. 利用原位電化學差分質譜毛細管式流動電化學反應池定量研究CO和CO₂的交叉偶聯反應對乙烯的相對貢獻。

要點4：設計金屬/非金屬雜化串聯催化劑NiNC/CuOx

基于串聯催化劑的概念，設計合成了金屬/非金屬雜化串聯催化劑NiNC/CuOx，其中高比表面積的NiNC不僅起到選擇性CO釋放器的作用，同時還是CuOx催化劑的載體，臨近的NiNC和CuOx雖然部分重疊，但在納米和微米尺度上分離。由于NiNC/CuOx科研在微觀上局域釋放CO，因此該串聯催化劑在純CO₂原料中也可以顯著提高乙烯產率，其產率是單純的CuOx納米催化劑催化產率的2倍。

小結

該工作揭示了不純原料條件下提高C2產品產率的機理，為設計合成新型的混合串聯催化劑提供了一種新的思路，提出了一種提高電催化CO₂RR制乙烯的產率的新策略，而且從更廣泛的意義上說，該策略也可用于提高其他化工產品的產率，如乙醇或丙醇。

參考文獻

XingliWang, Jorge Ferreira de Araújo, Wen Ju, Alexander Bagger, Henrike Schmies, StefanieKühl, Jan Rossmeisl, Peter Strasser^*. Mechanisticreaction pathways of enhanced ethylene yields during electroreduction of CO₂–COco-feeds on Cu and Cu-tandem electrocatalysts. Nature Nanotechnology, 2019

DOI: 10.1038/s41565-019-0551-6

https://doi.org/10.1038/s41565-019-0551-6

作者簡介

Peter Strasser是柏林工業大學教授，電催化領域大牛，H-index為72，研究主要集中在PtM(M=Cu, Ni, Co)納米合金在酸性溶液中去合金（dealloying）行為對氧還原反應（ORR）的影響，研究這些納米顆粒在合成以及在電化學反應過程中的變化，致力于推進基礎研究和燃料電池的應用。