Nature Communications：氮氧化物对电化学二氧化碳还原的影响- 大数跨境

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Nature Communications：氮氧化物对电化学二氧化碳还原的影响

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2020-11-30

导读：该工作们使用三室流通池研究了NOx（即NO，NO2和N2O）对CO2RR的影响，选择了铜、银和锡三种模型的电催化剂分别代表C2+产物、一氧化碳（CO）和甲酸盐的催化剂

文章信息

氮氧化物对电化学二氧化碳还原的影响

第一作者：Byung Hee Ko

通讯作者：Feng Jiao*

单位：特拉华大学

研究背景

电化学CO2还原（CO2RR）技术为利用温室气体CO2生产高附加值燃料和化学品提供了一条有前途的、可持续的途径。根据电催化剂的选择，CO2可转化为多种单一碳（C1:如一氧化碳、甲酸、甲醇和甲烷）和多碳（C2+:如乙烯、乙醇、乙酸和正丙醇）产品，市场潜力巨大。

尽管目前正在积极研究二氧化碳回收率，但大多数研究是使用高纯度的二氧化碳进料进行的。对于商业应用，最常见的二氧化碳来源是工业点源，如化工厂和发电厂；然而，从这些来源排放的二氧化碳气体通常含有各种污染物，如硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、O2和挥发性有机化合物（VOC）。因此，迫切需要了解工业CO2源中常见污染物对CO2反应器催化剂性能的潜在影响。

文章简介

近日，特拉华大学Feng Jiao教授在国际期刊Nature Communications上发表题为“The impact of nitrogen oxides on electrochemical carbon dioxide reduction”的研究工作。

该工作们使用三室流通池研究了NOx（即NO，NO2和N2O）对CO2RR的影响，选择了铜（Cu）、银（Ag）和锡（Sn）三种模型的电催化剂分别代表C2+产物、一氧化碳（CO）和甲酸盐的催化剂。这项工作不仅证明了在工业CO2点源中经常存在的微量NOx杂质对最常研究的金属催化剂的影响，而且还为电化学还原NOx提供了新的见解。

本文要点

要点一：在流动电池中研究了二氧化碳中各种氮氧化物（NO，NO2，N2O）对Cu，Ag，Sn催化剂的影响。NOx杂质的存在降低了CO2RR-FE，这是由于NOx比CO2优先还原。

要点二：由于与N2ORR相比，NORR和NO2RR中涉及的电子数目更多，因此NO和NO2对CO2RR的影响比N2O更严重。NORR的主要产物是NH3、NH2OH、N2和N2O，其中不同催化剂的选择性不同，而N2O主要还原为N2。

要点三：尽管有CO2RR-FE的损失，但CO2进料中的少量NOx不会改变催化剂在CO2RR条件下的金属性质，如XPS和XAS测量所示。此外，尽管高浓度的NOx可能对CO2RR有害，但典型烟气浓度下的NOx与CO2RR相容，在CO2RR-FE中造成较小的损失。也可采用NOx脱除技术以确保CO2RR以最大效率运行。

文章链接

The impact of nitrogen oxides on electrochemical carbon dioxide reduction

https://www.nature.com/articles/s41467-020-19731-8#Abs1