18:45 2023-02-08
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Electroreducere eficientă a CO₂ la produse multicarbon pe un catalizator defect de Cu derivat din oxid de perovskit La₂CuO₄
_ Electroreducere eficientă a CO₂ la produse multicarbon pe un catalizator defect de Cu derivat din oxid de perovskit La₂CuO₄
Reducerea electrochimică a CO2 în combustibili cu valoare adăugată și materii prime chimice oferă o cale durabilă de stocare a energiei electrice regenerabile și de atenuare a emisiilor de carbon. În prezent, Cu este cel mai promițător material capabil să catalizeze cuplarea C-C pentru a produce produse multicarbon mai valoroase.
Cu toate acestea, un Cu plat voluminos favorizează în general producția de H2 și CH4, ceea ce duce la nesatisfăcut selectivitatea C2+. Pentru a depăși această provocare, multe strategii au fost exploatate pentru a îmbunătăți performanța catalitică a Cu, inclusiv manipularea morfologiei, modificarea suprafeței, reconstrucția structurală și așa mai departe.
Dintre aceste strategii, reconstrucția structurală prezintă un interes deosebit deoarece este de așteptat să introducă defecte structurale, care conțin locuri bogate subcoordonate și, prin urmare, sunt potențiale de a cataliza CO2RR în mod eficient. Cu toate acestea, proiectarea catalizatorilor avansați pentru a obține defecte de mare densitate prin reconstrucție și în cele din urmă a ghida calea de reacție rămâne o provocare.
Recent, un grup de cercetare condus de prof. Min-Rui Gao (Laboratorul Național de Științe Fizice Hefei de la Microscale, Universitatea de Știință și Tehnologie din China) prezintă potențialul mare al materialelor perovskite pentru producția eficientă de compuși multicarboni valoroși din CO2RR prin reconstrucția structurală. Echipa a folosit oxid de perovskit La2CuO4 ca pre-catalizator și a studiat evoluția sa structurală în condiții de CO2RR.
Prin analize tehnici multiple, ei au descoperit că CO2 poate promova în mod substanțial dizolvarea siturilor La din La2CuO4 prin formarea complexului cu La. oxizi, conducând la prăbușirea structurii perovskite cu reducerea și reorganizarea concomitentă a siturilor de Cu. Catalizatorul de Cu policristalin rezultat (POD-Cu) a fost compus din mai multe nanocristaliți interconectați prin granițe abundente (GB).
Cercetătorii au observat că aceste GB pot prinde și stabiliza cinetic dislocațiile și deformațiile rețelei în materialele policristaline, oferind o modalitate de a crea suprafețe de înaltă energie cu locuri abundente subcoordonate.
Folosind acest catalizator POD-Cu bogat în GBs, cercetătorii au obținut o eficiență Faradaic de ~80,3% față de produsele C2+ cu densități parțiale de curent de peste 400 mA cm-2 în mediu neutru într-un electrolizor cu celule de curgere, depășind omologii convenționali de Cu derivat din CuO (OD-Cu).
Combinând investigațiile structurale și spectroscopice, echipa a atribuit activitatea catalitică excelentă de POD-Cu la situri abundente defecte și subcoordonate, care sunt prinse și stabilizate de GB-urile de înaltă densitate create în urma reconstrucției structurale.
Cercetătorii au sugerat că aceste site-uri pot fi deșeuri. d intermediarii cheie COad mai puternici, ceea ce nu numai că a promovat posibilitatea dimerizării speciilor de COad învecinate, ci și a suprimat în mare măsură evoluția H2 prin limitarea accesului intermediarilor Had la locurile active.
Acest studiu prezintă promisiunea perovskitului. materiale pentru producerea eficientă de compuși multicarboni valoroși prin electrochimie CO2RR. Cercetătorii anticipează că aceste rezultate ar putea găsi o utilizare imediată în proiectarea catalizatorilor CO2RR de următoarea generație, bazați pe materiale perovskite flexibile și eficiente, care ar trebui să ajute producția la scară largă de compuși multicarboni valoroși prin electroliza CO2.
cercetarea este publicată în revista National Science Open.
Comentarii:
Adauga Comentariu