电催化乙炔半加氢催化反应(EASH)为不依赖于石油产品制备乙烯提供可能。但是传统电催化剂在工业电流密度下具有非常高的过电势和较强的制氢竞争反应,导致显著的能源消耗,阻碍了EASH电催化反应的实际应用。
有鉴于此,天津大学于一夫教授等报道设计了简单的浸渍和电化学还原接力方法制备Zn掺杂的Cu电催化剂。
本文要点:
(1)
得到的Cu-2.7Zn电催化剂在-0.62 V vs RHE过电势实现-0.29 A cm-2的乙烯电流密度,法拉第效率得到96 %。这个性能超过了以往报道的电催化剂。
(2)
通过实验测试和理论计算结合,表明Zn掺杂能够显著增强乙炔吸附,加快反应动力学,因此显著降低过电势。
此外,Cu-2.7Zn的乙烯脱附得到改善,而且*H-*H结合能增加,因此阻碍制氢的竞争反应以及乙烯过度加氢,增强生成乙烯的法拉第效率。
参考文献
Cong Dou, Yanmei Huang, Bohang Zhao, Weiwei Lei, Bin Zhang, Yifu Yu, Electrocatalytic Acetylene Semi‐Hydrogenation to Ethylene with High Energy Efficiency, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202423381
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202423381