加拿大Edward H. Sargent院士最新Science：在強酸中電解CO2生成多碳產品

木文韜 2年前 (2021-06-04) 9049瀏覽

【引言】

二氧化碳電還原（CO₂R）作為一種將碳排放轉化為有價值的化學品和燃料的有前途的途徑，正在被積極研究。然而，輸入的CO₂中被有效還原的部分通常很低，對于多碳產品來說<2%；其余部分在堿性和中性反應器中與氫氧化物反應形成碳酸鹽。酸性電解質將克服這一限制，但迄今為止，在這些條件下，析氫一直占主導地位。另外，在堿中，大部分CO₂在還原前被碳酸鹽捕獲；在酸中，質子從正極捕獲電子的速度超過了CO₂。有研究報道，高劑量的鉀離子有助于解決后一個問題。通過在電極上濃縮鉀離子，在酸中高電流下對CO₂還原具有高選擇性，作者將此歸因于所需吸附物的靜電穩定化。

?【成果簡介】

今日，在加拿大多倫多大學Edward H. Sargent院士、David Sinton教授和澳大利亞悉尼大學李逢旺（共同通訊作者）團隊等人帶領下，采用了一種陽離子增強策略來改善強酸（pH <1）中的CO₂活化動力學。在電化學活性位點附近集中鉀離子加速CO₂活化，從而在酸中實現高效的CO₂R。團隊在pH <1的條件下實現了銅的CO₂R，單次CO₂利用率為77%，在電流密度為1.2?A/cm²和4.2?V的全電池電壓下，對多碳產品（乙烯、乙醇和1-丙醇）的轉化效率為50%。相關成果以題為“CO₂?electrolysis to multicarbon products in strong acid”發表在了Science。