纳米人-Nature Catalysis（新闻报道）：大电流密度高选择性电催化CO2转化为乙烯、乙醇等C2+物种

Nature Catalysis（新闻报道）：大电流密度高选择性电催化CO2转化为乙烯、乙醇等C2+物种

纳米技术纳米 2020-06-21

在CO₂电催化还原反应中，其中关键的是催化剂的开发，目前厦门大学王野，程俊，张庆红等研究实现了高选择性、高稳定性、并且节能的将CO₂转化为C₂₊物种（乙烯、乙醇等）的方法，实现了在高电流密度（100 mA cm^-2）的条件中以工业化生产要求的能量转化效率进行反应。加拿大女王大学Cao-Thang Dinh对此项工作在Nature Catalysis上刊发了评述和新闻报道。

在CO₂电催化还原反应中，Cu是目前已知的能够将CO₂还原为多碳产物分子的唯一催化剂物种，但是Cu本征催化剂难以高选择性的得到C₂₊物种，通过调整催化剂的形貌和组成能显著改善催化反应的选择性和催化活性，但是依然无法满足要求。在较高的电流密度中进行反应，催化剂会逐渐失活。

本文要点：

（1）

厦门大学王野等通过氟对Cu进行修饰，实现了在达到1 A cm^-2的电流密度中能够稳定进行催化反应。该催化剂在800 mA cm^-2的电流密度中进行电催化反应，对C₂₊物种的法拉第效率达到85 %，同时电压仅仅为-0.67 V。在KOH碱性环境的电解液中，电催化反应的效率更高，同时较高的pH值会提升CO₂生成CO₃^2-的反应速率。这种氟修饰的Cu催化剂在0.75 M KOH电解液中，在1.6 A cm^-2电流密度中以80 %的法拉第效率生成C₂₊物种。进一步的，通过和NiFeO_x碱性产氧催化剂结合，这种氟修饰的Cu催化剂在132 mA cm^-2电流密度的全电解反应中实现了37 %的C₂₊法拉第效率。