刘熙俊，Rui Cao，孙旭平教授 NC：隔离的铜单原子可将一氧化碳高效电还原为多碳产品- 大数跨境

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刘熙俊，Rui Cao，孙旭平教授 NC：隔离的铜单原子可将一氧化碳高效电还原为多碳产品

科学材料站

2021-04-12

导读：该工作表明锚定在Ti3C2Tx MXene纳米片上的铜单原子首次被证明是电化学一氧化碳还原的有效和高效的催化剂，对于多碳产物的形成实现了98%的超高选择性。

文章信息

隔离的铜单原子可将一氧化碳高效电还原为多碳产品

第一作者：Haihong Bao

通讯作者：刘熙俊*，Rui Cao*，孙旭平*

单位：天津理工大学，斯坦福大学，电子科技大学

研究背景

电化学二氧化碳还原(CO2RR)作为一种有吸引力的二氧化碳还原和人工碳回收方法，近年来得到了广泛的研究。然而，由于选择性相对较低，目前还没有将CO2直接还原为更高附加值的C2+产品的有效策略。

相比之下，已经开发了大量高效和选择性的电催化剂，用于将CO2还原为主要产物CO2，实现大于90%的法拉第效率。在这方面，进一步的电化学一氧化碳还原(COR)是可取的，以获得更高附加值的C2+产品。

在开发高效一氧化碳催化剂方面已经做了大量的努力，然而，迄今为止，铜基材料仍然是唯一已知的将一氧化碳电化学转化为多碳碳氢化合物和含氧化合物的金属催化剂。

文章简介

基于此，天津理工大学刘熙俊，斯坦福大学Rui Cao，电子科技大学孙旭平教授等在nature communications上发表题为“Isolated copper single sites for high-performance electroreduction of carbon monoxide to multicarbon products”的研究工作。

该工作表明锚定在Ti3C2Tx MXene纳米片上的铜单原子首次被证明是电化学一氧化碳还原的有效和高效的催化剂，对于多碳产物的形成实现了98%的超高选择性。

特别是，与可逆氢电极相比，它在0.7 V下对乙烯显示出71%的高法拉第效率，优于先前报道的铜基催化剂。

此外，它在68小时的电解过程中表现出稳定的活性。理论模拟表明，原子分散的铜-氧三硫化物有利于一氧化碳分子的碳-碳偶联，产生关键的*CO-CHO物种，然后导致电位决定步骤的自由能垒降低，从而说明铜单原子对一氧化碳还原的高活性和选择性。