【催化】自动化快速筛选：CO2电催化还原制多碳化合物催化剂研制- 大数跨境

首页

【催化】自动化快速筛选：CO2电催化还原制多碳化合物催化剂研制

X-MOL资讯

2022-10-31

导读：厦门大学王野教授&谢顺吉教授团队和汪骋教授团队合作，开发了自动化快速筛选电催化剂的方法，在CO2电催化还原方面取得新进展

厦门大学王野教授&谢顺吉教授团队和汪骋教授团队合作，开发了自动化快速筛选电催化剂的方法，在CO₂电催化还原方面取得新进展，成果在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.。

利用可再生电能驱动CO₂电催化还原制高值多碳化学品，如乙烯、乙醇，不仅可以实现CO₂的高值化利用，还可实现可再生电能到化学能的存储。高性能电催化剂的研发是该领域的研究重点之一。

CO₂电催化还原制多碳产物中，铜基催化剂是兼具高活性和高选择性的独特催化剂。目前已发展出掺杂、合金化、表面分子修饰等多种策略用于提高铜基催化剂的性能，但由于催化剂组成和反应机理的复杂性，催化剂开发过程往往需要大量反复试验来筛选，研发效率较低，而构建催化剂的自动化快速筛选平台，可以显著提高高性能催化剂的研发效率。

基于此，作者搭建了一个以自动化气体扩散电极流动电解池为核心的快速筛选平台，在约55小时的工作时间内完成了109种铜基双金属催化剂的性能评估，共计得到942组有效测试数据，发现了性能优异的镁铜催化剂。据此合成的镁修饰铜（Mg-Cu）催化剂在1.0 A cm⁻²的高电流密度下，C₂₊法拉第效率可达80%（乙烯~70%）。通过原位电化学表征和控制实验的系统研究，揭示了Mg²⁺物种在CO₂还原条件下可稳定Mg-Cu催化剂上的Cu⁺位点，进而增强CO₂活化、提高催化剂表面*CO覆盖度、促进C−C偶联生成C₂₊产物。

该工作为高性能电催化剂的快速研发提供了一种可行的方法，并有望从CO₂还原反应拓展到N₂还原、析氧、CH₄氧化等反应过程，可通过快速筛选建立一个可靠的大规模催化剂性能数据库，用于机器学习、理论研究和催化剂理性设计。

王野教授&谢顺吉教授团队长期致力于C1分子的可控催化研究，近年，在CO₂电催化还原方面取得了一系列重要进展（Nat. Catal., 2020, 3, 478; Nat. Commun., 2019, 10, 892; Chem. Soc. Rev., 2021, 50, 12897）。汪骋教授团队长期致力于机器学习、自动化在催化科学中的应用，取得了一系列重要进展（Matter, 2020, 2, 1651; J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 5755）。该工作是两个团队基于这些前期基础，紧密合作取得的重要进展。

王野教授&谢顺吉教授团队和汪骋教授团队依托厦门大学化学化工学院和福建省嘉庚创新实验室招收相关研究方向的博士后，待遇从优，欢迎有意向的同学来信联系。谢顺吉：shunji_xie@xmu.edu.cn，汪骋：wangchengxmu@xmu.edu.cn。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Fast Screening for Cu-based Bimetallic Electrocatalysts: Efficient Electrocatalytic Reduction of CO₂ to C₂₊ Products on Magnesium-Copper

Mingcan Xie,⁺ Yan Shen,⁺ Wenchao Ma, Diye Wei, Biao Zhang, Zihan Wang, Yihan Wang, Qinghong Zhang, Shunji Xie,* Cheng Wang,* and Ye Wang*

Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202213423

导师介绍

谢顺吉

https://www.x-mol.com/university/faculty/64084

汪骋

https://www.x-mol.com/university/faculty/44764

王野

https://www.x-mol.com/groups/wangye

点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊

【声明】内容源于网络

X-MOL资讯

“X-MOL资讯”隶属于X-MOL学术平台（官网x-mol.com），关注化学、材料、生命科学、医学等领域的学术进展与科研前沿，提供专业与深度的内容。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的新近论文，支持个性化浏览。

内容 19833

粉丝 0

X-MOL资讯 “X-MOL资讯”隶属于X-MOL学术平台（官网x-mol.com），关注化学、材料、生命科学、医学等领域的学术进展与科研前沿，提供专业与深度的内容。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的新近论文，支持个性化浏览。

总阅读1.6k

粉丝0

内容19.8k