开发合适的载体是Cu电催化还原CO制备多碳化学品的关键。但是由于金属-载体的适应性不足,而且载体的导电性较差,有可能影响C-C偶联反应的效率。
有鉴于此,武汉大学定明月教授等报道非化学计量比的Ti4O7与Cu电催化剂结合,构筑Cu-Ti4O7,能够作为导电性较高且稳定的载体用于电催化还原CO。
Ti4O7具有丰富的晶格缺陷,有助于水分子解离和CO分子吸附,加快*COH加氢反应的进行。这种适应性较好的金属-载体界面能够促进Cu上的*CO和Ti4O7上的*COH发生C-C不对称偶联,因此能够显著降低生成C2+的能垒。由于Ti4O7具有优异的导电性,有助于Cu/Ti4O7界面上的电荷转移,减少能量损失。
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优化有的20Cu-Ti4O7催化剂在电催化还原CO的反应中表现优异的C2+选择性(96.4 %),生成C2+的能量效率达到45.1 %,部分电流密度达到432.6 mA cm-2。这项研究揭示了新颖的Cu催化剂和载体材料的C-C偶联策略,推动发展Cu修饰载体催化剂用于实现高效率的电催化还原CO。
参考文献
Xuli Hu, Junchen Xu, Yunchen Gao, Zhenyao Li, Jun Shen, Wei Wei, Yangshun Hu, Yushan Wu, Yao Wang, Mingyue Ding, Establishing Non‐stoichiometric Ti4O7 Assisted Asymmetrical C‐C Coupling for Highly Energy‐Efficient Electroreduction of Carbon Monoxide, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202414416
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202414416