电化学将二氧化碳还原为乙醇

时间:2020-05-07 21:08 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

电化学将二氧化碳还原为乙醇

新加坡国立大学的科学家们发现了一种利用铜银(Cu-Ag)复合催化剂选择性电化学还原二氧化碳(CO2)为乙醇的新机制。

在可再生电力的推动下,通过电化学方法将二氧化碳转化为燃料和化学物质,是减少碳排放的一个进步。铜(Cu)材料是这一过程的催化剂,因为它们对多碳产品具有最高的电化学活性。然而,它们对乙醇(C2H5OH)这种有价值的燃料和化工原料的选择性总是低于对乙烯(C2H4)的选择性。与乙醇相比,人们更倾向于生产乙烯,这源于从二氧化碳中生产C2分子的CO二聚反应机制,在这种机制中,具有较低能量位垒的乙烯的形成要优于乙醇。

杨教授领导的研究小组恩Siang,杰森从新加坡国立大学的化学系,与费德里科?Calle-Vallejo博士领导的研究小组合作大学的巴塞罗那,表明公司的涌入分子,由银(Ag) co-catalysts,激活一个其他机械的通路上铜将二氧化碳气体转换成乙醇。

电化学将二氧化碳还原为乙醇

以氧化铜纳米线和银粉体为原料,制备了一系列铜-银复合催化剂,并对其进行了电化学CO2还原活性测试。在CO2还原过程中,Ag将CO2转化为CO,这些CO分子迁移到Cu活性位点,进一步还原为烃类(乙烯)和醇类(乙醇)。研究人员改变了复合材料中Ag/Cu的比例和Ag颗粒的大小,以增加CO从Ag流入Cu材料的活性位点。实验结果表明,CO流入的增加使乙醇产量提高了5倍,对乙烯产量的影响很小。对反应机理的理论模拟表明,在铜-银界面上,CO CHx是主导的C-C键形成步骤,而不是导致乙烯形成的CO CO步骤。当反应通过CO CHx步骤进行时,乙醇是唯一的产物,这被发现发生在活性位点,不同于那些通过CO CO步骤促进乙烯形成的活性位点。

研究小组根据这一发现提出的进一步计划包括通过催化剂设计最大化活性位点,并使用高通量流池配置进行规模化生产。

杨教授说:“正如这项研究所证明的,以前封闭的途径可以通过大量中间体的流入而被打开,这一概念为发现以前无法获得的新的合成机制提供了新的可能性。”

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