复旦大学Nat. Commun.：氮掺杂Cu表面实现高效CO电还原制C3产物

催化计 · 公众号 · · 2024-08-19 19:03

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电催化讨论群-1： 529627044

通过可再生电能还原 CO 、 H ₂ O 的方式制备多碳（ C ₂₊ ）燃料有助于缓解可持续能源存储和碳循环问题和挑战，目前电催化还原领域面临的一个重要挑战是如何制备碳数目更多的化合物（ C _n , n≥3 ），其中调节 *CO 的覆盖度并且将 CO 参与随后的偶联反应都是关键。目前，人们发现增强 *CO 的吸附增强 θ _CO 并且克服 C-C 偶联反应能垒之间具有 “ 跷跷板 ” 式的关系，这个问题目前仍无法在同一个催化剂中得到解决。

有鉴于此， 复旦大学张波教授、 Wen Guo 等 通过简单的合成反应方法合成了晶格应力稳定的氮掺杂 Cu 催化剂，这种催化剂具有丰富的缺陷位点，并且实现了非常好的氮掺杂。

本文要点

要点1. 通过低配位的位点增强 θ _CO ，并且通过压缩的晶格应力，因此显著改善氮掺杂效应，促进 C-C 偶联反应。

要点2. LSN-Cu 在电催化反应中生成正丙醇的法拉第达到 54 % ，而且能量效率达到 29 % 。通过集成膜电极，能够在 300 mA cm ^-2 电流密度稳定的进行长达 180 h 的电催化合成丙醇。

Niu, W., Feng, J., Chen, J.et al. High-efficiency C ₃ electrosynthesis on a lattice-strain-stabilized nitrogen-doped Cu surface. Nat Commun 15, 7070 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-51478-4

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51478-4

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