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二氧化碳轉(zhuǎn)化研究取得新進(jìn)展

作者：孫丹寧 來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)

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 近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員肖建平團(tuán)隊(duì)和南京大學(xué)研究員鐘苗團(tuán)隊(duì)合作，在二氧化碳轉(zhuǎn)化研究方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)通過合金化策略增加了電化學(xué)還原CO2反應(yīng)中關(guān)鍵中間體的不對(duì)稱吸附從而改善C-C耦合活性，最終實(shí)現(xiàn)C2+產(chǎn)物法拉第效率達(dá)91±2%，其中乙烯為73±2%。相關(guān)成果發(fā)表在《自然-通訊》上。

二氧化碳是一種重要的溫室氣體，對(duì)氣候變化的負(fù)面影響不容忽視。電化學(xué)還原CO2制備高附加值化學(xué)品或燃料，是解決環(huán)境和能源可持續(xù)性問題的一種前景方法。但CO2利用效率和還原選擇性控制仍然具有挑戰(zhàn)性。

本工作中，肖建平團(tuán)隊(duì)基于自主開發(fā)的圖論和反應(yīng)相圖分析算法，根據(jù)全局能量最優(yōu)準(zhǔn)則篩選出活性曲線頂點(diǎn)的CuZn合金催化劑，并預(yù)測(cè)其具有增加C2+產(chǎn)物選擇性的潛力。實(shí)驗(yàn)制備的納米多孔Cu0.9Zn0.1高選擇性催化劑在弱酸性（pH=4）電解質(zhì)中C2+單程產(chǎn)率為31±2%，CO2單程利用率超過80%。該催化劑提供了豐富的CuZnZn和CuZnCu位點(diǎn)，具有不對(duì)稱的CO吸附能，對(duì)于提高CO2的電催化轉(zhuǎn)化至關(guān)重要。

研究發(fā)現(xiàn)，CO在鋅上的吸附比銅弱，將CuZn合金化可使表面二元位點(diǎn)具備不對(duì)稱的CO吸附能力，從而提高C-C偶聯(lián)反應(yīng)活性，有效促進(jìn)了CO2到C2+的還原。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-36926-x

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