調控C-C偶聯反應步驟對于選擇性電化學還原CO2非常重要,但是同樣具有非常大的困難和挑戰。有鑒于此,香港城市大學劉彬教授、中國科學院大連化物所黃延強研究員、李旭寧等報道理性兩個模型Cu催化劑:Cu納米線表面修飾Ag納米粒子(AgCu MW)、Cu納米線表面修飾Ag單原子(Ag1Cu NW)。隨后研究電催化還原CO2反應的C-C偶聯反應機理。
研究發現,與AgCu NW相比,Ag1Cu NW在CO2還原反應制備乙醇的反應中,C2選擇性提高10倍,乙醇/乙烯的比例從0.41(AgCu NW)增至4.26(Ag1Cu NW)。通過一系列原位表征技術,結合理論計算,發現Ag1Cu NW具有優異選擇性的原因是,原子分散Ag位點促進H2O分子解離,因此有效的加快*CO加氫生成*CHO中間體,以及在相鄰Cu位點的*CO-*CHO不對稱偶聯。
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研究結果有助于深入理解C-C偶聯生成C2+的機理,而且有助于理性設計成對活性位點的高性能CO2RR催化劑。
參考文獻
Wang, S., Li, F., Zhao, J. et al. Manipulating C-C coupling pathway in electrochemical CO2 reduction for selective ethylene and ethanol production over single-atom alloy catalyst. Nat Commun 15, 10247 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-54636-w
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54636-w