<video id="fz3vv"><big id="fz3vv"><th id="fz3vv"></th></big></video>

        <var id="fz3vv"><thead id="fz3vv"></thead></var>
        <ruby id="fz3vv"><span id="fz3vv"><span id="fz3vv"></span></span></ruby>

            孫守恒&朱俊杰Angew.:借聯吡啶之手,實現CO2RR活性增強的 Au-Cu基催化劑

            孫守恒&朱俊杰Angew.:借聯吡啶之手,實現CO2RR活性增強的  Au-Cu基催化劑

            孫守恒&朱俊杰Angew.:借聯吡啶之手,實現CO2RR活性增強的  Au-Cu基催化劑

            孫守恒&朱俊杰Angew.:借聯吡啶之手,實現CO2RR活性增強的  Au-Cu基催化劑

            通訊作者:孫守恒、朱俊杰

            通訊單位:布朗大學、南京大學

            【研究背景】

            室溫下的電化學CO2還原反應(CO2RR)是改變可再生能源應用格局的重要方法。過去對電化學CO2RR的研究表明,金屬基納米催化劑能以高活性和選擇性將CO2轉化為CO。然而,將CO2有效地轉化為烴產物具有挑戰性。在Cu的催化下,CO2RR經常伴隨析氫反應(HER),即HER與CO2 RR競爭,降低CO2RR選擇性和效率。

            【成果簡介】

            布朗大學的孫守恒教授和南京大學的朱俊杰教授(共同通訊作者)通過4,4′-聯吡啶將Au納米顆粒錨定在Cu納米線上,并將它用于電催化CO2還原(CO2RR),該催化劑對含碳產物選擇性很高,活性提高的原因是因為Au(CO2→CO)和Cu(CO→含碳產物)的協同作用。該工作以“Bipyridine-assisted assembly of Au nanoparticles on Cu nanowires to enhance electrochemical reduction of CO2”為題于2019年6月發表在Angew. Chem. Int. Ed上.

            【研究亮點】

            1.    通過4,4′-聯吡啶將Au納米顆粒錨定在Cu納米線上;

            2.    在-0.9 V時Au-bipy-Cu在0.1 M KHCO3中催化CO2至含碳產物的總法拉第效率(FE)達到90.6%。

            【圖文導讀】

            孫守恒&朱俊杰Angew.:借聯吡啶之手,實現CO2RR活性增強的  Au-Cu基催化劑

            圖1 (a)Au-bipu-Cu復合催化劑的分子結構;(b)8 nm Au NPs;(c)直徑為50 nm的Cu NW和(d)Au-bipy-Cu-1/1的TEM圖像;(e)Au-bipy-Cu-1/2的HRTEM圖像。

            圖1(a)為使用4,4′-聯吡啶(bipy)作為連接體在Cu NW上組裝Au NP,形成Au-bipy-Cu復合催化劑的示意圖;圖1b和c分別顯示Au NP尺寸大約為8 nm,Cu NW的直徑約為50 nm;將質量比為1/2的Au/Cu復合物表示為Au-bipy-Cu-1/2;圖1e中Au-bipy-Cu-1/2的HRTEM測得Au和Cu的晶面間距分別為0.24和0.21 nm,分別對應于面心立方(fcc)Au的(111)晶面和fcc Cu(111)晶面,表明與Au NP和Cu NW相比,由bipy連接的Au NP和Cu NW具有相同的晶體結構。

            孫守恒&朱俊杰Angew.:借聯吡啶之手,實現CO2RR活性增強的  Au-Cu基催化劑

            圖2 (a)Au-bipy、Cu-bipy和Au-bipy-Cu的紫外-可見光譜;(b)在N2飽和的0.1 M KHCO3中的Cu NW、Cu-bipy、Au-bipy-Cu的CV曲線和在CO2飽和的0.1 M KHCO3中的Au-bipy-Cu的CV曲線。

               

            圖2a表明,當用bipy替換油胺時,Au NPs在526 nm處和Cu NWs在570 nm處的等離子體吸收峰未改變。然而,一旦Au NPs和Cu NW結合,Cu在570 nm 處峰會輕微地移動到567 nm,并且由于Au和Cu之間的等離子體耦合,Au NP等離子體吸收峰消失,這表明在Au-bipy-Cu結構中Au和Cu通過bipy產生了強烈的耦合作用。圖2b顯示Cu NWs 有兩個還原峰分別為0.5 V (Cu(II)/(Cu(I))和0.3 V (Cu(I)/Cu(0)),當bipy與Cu結合時,兩個峰分別偏移到0.47 V和0.25 V,并且Cu(I)/Cu(0)峰變弱和變寬;當用Au修飾Cu-bipy時,Cu(I)/Cu(0)峰消失,這表明bipy的存在可以有效地將Cu的價態穩定在+1和+2價;在CO2飽和的0.1 M KHCO3中,Cu(II)/Cu(I)峰值進一步向陰極移動,并且由于掃描過程中涉及的CO2RR而產生更高的電流。

            孫守恒&朱俊杰Angew.:借聯吡啶之手,實現CO2RR活性增強的  Au-Cu基催化劑

            圖3 (a)Au-bipy-Cu催化劑在N2/CO2飽和的0.1 M KHCO3溶液中的LSV曲線和Au-bipy、Cu-bipy在CO2飽和的0.1 M KHCO3溶液中的LSV曲線;(b)Au-bipy催化的CO2RR在不同電位下產物CO的FE;(c)Cu-bipy催化的CO2RR在不同電位下產物的FE;(d)Au-bipy-Cu催化的CO2RR在不同電位下的總FE;(e)Au-bipy-Cu-1/2催化的CO2RR在不同電位下的產物的FE;(f)Au-bipy-Cu-1/2催化的CO2RR獲得的液體產物的FE。

            圖3a顯示,在CO2飽和的KHCO3溶液中,Au-bipy-Cu催化劑能在較低還原電位下產生更高的還原電流;圖3b表明由Au-bipy催化的CO2RR在-0.7~-0.9 V內產生CO,具有超過80%的FE,類似于文獻中Au NP催化CO2RR產生CO的FE,這表明用bipy修飾Au NPs不會改變Au NPs的CO2RR選擇性。圖3c表明Cu-bipy的選擇性較低,在-0.6~ -1.1 V內催化CO2RR產生CO(<12%FE)、甲酸鹽(<15%FE)和C2H4(<5%FE),在-1.2 V或更負的還原電位下,反應更傾向于生成C2H4,在-1.5 V時FE增加至23%。圖3d表明復合催化劑和Au/Cu質量比有關,Au-bipy-Cu-1/2具有最高的催化活性;其次,Au-bipy-Cu-1/2催化CO2RR,C-產物的總FE達到90.6%,含有CO、HCOO、CH4、C2H4、CH3CHO和CH3COO(圖3e)。圖3f表明液體產品CH3CHO(25%FE)占產物的75%,這是有史以來報道的最高的電化學CO2RR生成醛的選擇性。此外,作者還采用同位素示蹤法證明了含碳產物確實是來自于CO2的還原,且此催化劑具有良好的穩定性。

            【總結與展望】

            該工作利用bipy連接Cu NW和Au NP,形成Au-bipy-Cu復合催化劑,在0.1 M KHCO3溶液中電催化CO2RR生成含碳產物。當Au/Cu質量比為1/2時,Au-bipy-Cu1/2催化劑將CO2轉化為含碳產物的總FE達到90.6%。在CO2RR的三種液體產物(HCOO、CH3CHO和CH3COO)中,CH3CHO的占比為75%,高于此前報導的電化學CO2RR生成醛的選擇性。Au-bipy-Cu催化劑的CO2RR活性來自Au、Cu和bipy之間的協同效應。這種組裝策略可以擴展到其他催化劑體系,從而可以提高它們對CO2RR的活性和選擇性。

            【文獻鏈接】

            Bipyridine-assisted assembly of Au nanoparticles on Cu nanowires to enhance electrochemical reduction of CO2 ( Angew. Chem. Int. Ed,2019,DOI: 10.1002/ange.201905318)

            文獻鏈接:

            http://dx.doi.org/10.1002/anie.201905318

            供稿丨深圳市清新電源研究院

            部門丨媒體信息中心科技情報部

            撰稿人 | 簡單

            主編丨張哲旭


            孫守恒&朱俊杰Angew.:借聯吡啶之手,實現CO2RR活性增強的  Au-Cu基催化劑

            清新電源投稿通道(Scan)


            孫守恒&朱俊杰Angew.:借聯吡啶之手,實現CO2RR活性增強的  Au-Cu基催化劑

            本站非明確注明的內容,皆來自轉載,本文觀點不代表清新電源立場。

            發表評論

            登錄后才能評論