电催化二氧化碳还原反应（CO2RR）是高效利用排放的CO2的一种可行策略。基于此，济南大学周伟家教授，刘宏教授，李晓博士，中国科学院物理研究所谷林研究员（共同通讯作者）等人通过激光溅射制备了具有超标量相界的超小型SnO2/Cu6Sn5/CuO纳米催化剂。SnO2的引入增强了CO2的吸附和活化，而CuO促进了H2O的分解，并提供了丰富的*H中间体，在SnO2/Cu6Sn5/CuO复合催化剂上形成了串联的催化位点，从而使CO2RR活性和甲酸的高选择性得以实现。
为了研究CuO和SnO2对CO2RR活性的单独贡献，本文通过DFT计算研究了Cu6Sn5/氧化物的CO2还原机理。计算结果表明，Cu6Sn5/SnO2能够与CO2分子发生强烈的键合，而Cu6Sn5/CuO表面H2O分子的吸附能较低且*H的形成能较低，说明CuO促进了H*中间体的供应。CO2RR的吉布斯自由能图表明，Cu6Sn5/SnO2和Cu6Sn5/CuO的速率决定步骤的吉布斯自由能均低于Cu6Sn5。具体来说，Cu6Sn5/SnO2促进了CO2分子的吸附和活化，而吸附的H2O分子很容易被Cu6Sn5/CuO活化生成H*中间体。由于在Cu6Sn5/CuO上生成*OCHO中间体的能垒较低，反应步骤（CO2→*OCHO→*HCOOH）进行得很快，随后*HCOOH通过低能垒在Cu6Sn5/SnO2上生成HCOOH。总之，具有多组分串联活性位点的Cu6Sn5/氧化物对CO2RR具有较高的催化活性及良好的甲酸选择性。Superscalar Phase Boundaries Derived Multiple Active Sites in SnO2/Cu6Sn5/CuO for Tandem Electroreduction of CO2 to Formic Acid. Adv. Energy Mater., 2023, DOI: 10.1002/aenm.202203506.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202203506.
目前评论：0