趙惠軍/劉珀潤AM:Cr2O3@Ag異質結協同增強CO2還原成CO

華算科技 2024-05-01 13:16:58

澳大利亞格裏菲斯大學趙惠軍和劉珀潤等人報道原位電化學合成的 Cr2O3-Ag異質結構電催化劑 (Cr2O3@Ag) ,其可有效地將 CO2 電催化還原爲 CO。Cr2O3@Ag異質結催化劑可以在-0.8 V(vs RHE)電勢下達到99.6%的 FECO以及19.0 mA cm-2 的 JCO。

在第一次質子耦合電子轉移(PCET)步驟中,通過加氫化學吸附的 CO2 形成羧基 (*COOH)物種通常是Ag基催化劑催化CO2還原的速率決定步驟。DFT計算發現*COOH在清潔 Ag (111) 表面上的吸附自由能(ΔG*COOH)爲 1.45 eV,而由後續 PCET 步驟産生的*CO的吸附自由能(ΔG*CO)爲 1.07 eV;*CO 脫附自由能 (ΔGCO) 爲 0.11 eV。

而對于 Cr2O9H4/Ag(111) 表面,計算得到的 ΔG*COOH、ΔG*CO 和 ΔGCO 分別爲 0.52、0.34 和 0.11 eV。Ag (111) 和Cr2O9H4/Ag(111)催化 CO2 還原爲 CO 的自由能圖發現Cr2O9H4/Ag(111)催化CO2還原形成*COOH需要0.52 eV的能量輸入,比清潔Ag(111)表面(1.45 eV)低0.93 eV,導致顯著提升的催化性能。

Huai Qin Fu, Junxian Liu, et al. Synergistic Cr2O3@Ag Heterostructure Enhanced

Electrocatalytic CO2 Reduction to CO. Adv. Mater. 2022, 2202854

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