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Applied Catalysis B: Environmental(IF=22!)发表论文: 电化学CO2还原合成气铜中富(111)晶界的形成

论论资讯 | 2024-05-28 230热度

Applied Catalysis B: Environmental

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Building of rich (111) grain boundary in copper for syngas in electrochemical CO<sub>2</sub> reduction

Bai X.; Ge J.; Yang H.; Tian H.; Liu X.; Li S.; Peng Z.; Li Y.; Wang J.; Liu H.; Xu Q.

Published:2024-11-05
DOI:10.1016/j.apcatb.2024.124212

研究突破:铜材料中富含(111)晶界,为合成气电化学CO<sub>2</sub>还原提供新思路

研究背景

社会关注气候变化,二氧化碳排放问题日益严重。然而,如何有效地利用二氧化碳,将其转化为有用的化学品,一直是科学家们面临的难题之一。在这个背景下,研究人员一直在探索电化学CO<sub>2</sub>还原反应的方法,以期望找到一种可持续的资源利用途径。

研究内容

最近一项研究发现,在铜基催化剂中构建晶界(GB)是控制电化学CO<sub>2</sub>还原反应产品选择性的有效策略。然而,如何在铜材料中制备和调控晶界仍然具有挑战性。在这项研究中,研究人员系统地研究了一系列具有可控密度的Cu(111) GBs的裸铜催化剂,用于电化学CO<sub>2</sub>还原反应。这些催化剂在合成气产生方面表现出优越的性能,其效率高达约80%,氢气/一氧化碳比率可调节在0.46至2.78之间。具有丰富(111) GBs的三维蠕虫状铜在广泛电位范围内从-0.9到-1.2 V(vs. RHE)显示出稳定的氢气/一氧化碳比率约0.5。原位拉曼和ATR-SEIRAS光谱结合DFT计算显示,Cu(111) GBs增强了二氧化碳的吸附,降低了二氧化碳转化为*COOH和*CO的能垒,进一步突显了在铜基催化剂上控制合成气产量的潜力。

研究意义

这项研究的创新之处在于发现了在铜材料中构建富含(111)晶界的新途径,为电化学CO<sub>2</sub>还原提供了新思路。通过调控晶界结构,可以有效地控制合成气的产生,为未来开发更高效、更环保的能源转化技术提供了重要参考。这一发现有望为解决气候变化和能源危机带来新的希望。 希望这篇文章能让中学生对这一前沿科研领域有所了解,激发他们对科学的兴趣和探索精神。

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