鲁统部Nano Energy:首次报道!在CuSn合金上CO2还原与CH3OH氧化耦合高效电合成甲酸酯

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在现有电催化剂产率较低的情况下,通过同时进行的CO2还原反应(CO2RR)和高效、高附加值的有机氧化反应,在阴极和阳极上电合成单一化学品是一种很有前途的途径。

基于此,天津理工大学鲁统部教授等人首次报道了一种分层双功能CuSn合金电催化剂,通过同时进行阴极CO2RR和阳极甲醇氧化反应(MOR)高效生产单一甲酸盐,实现了创纪录的高甲酸盐产率3313 μmol h-1 cm-2
在文中,作者首次设计了一种具有独特层次结构的CuSn合金双功能电催化剂,可同时实现CO2还原和CH3OH氧化生成甲酸盐。得益于在Cu泡沫上原位生长的CuSn合金纳米线的分级结构,CuSn合金电催化剂可用作CO2RR与MOR耦合的阴极和阳极,以提供超过100 mA cm-2的高电流密度和甲酸盐法拉第效率(FE)接近100%。
此外,将CO2RR与MOR耦合生产甲酸盐只需要2.61 kWh kgformate-1的电力输入,而将CO2RR与常规OER耦合所需的电力输入为4.46 kWh kgformate-1
通过operando拉曼光谱和密度泛函理论(DFT)计算结果表明,CuSn合金可以优化关键中间体*OCHO在CO2RR中的吸附,并有助于显着提高甲酸盐的产量。该工作为简单地使用单一双功能电催化剂高效、低成本地工业电合成甲酸盐提供了一种有吸引力的策略。
Coupling CO2 Reduction with CH3OH Oxidation for Efficient Electrosynthesis of Formate on Hierarchical Bifunctional CuSn Alloy. Nano Energy, 2022, DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107277.
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107277.



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