合金化被认为是产生合成气(H2和CO混合气体)的有前途的方法。 然而,阐明合成气与合金组分之间的比例关系对于CO2还原反应来说是一个挑战。
基于此,2024年10月28日,广州大学刘兆清教授/欧阳婷副教授在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《In Situ Exsolved CuZn Alloy Electrocatalysts for CO2 Conversion to Tunable Syngas Production》的研究论文。
在这里,研究人员通过调节CuZn合金中的Cu/Zn比例,CuZn-2(Cu/Zn = 0.77)在-0.88至-1.28 V下H2/CO比例可以在0.8和5.8之间显著调节,并且具有12小时的持久稳定性。
电化学阻抗谱和Tafel结果表明,CuZn-2显示出更好的性能和增强的动力学。 密度泛函理论计算结果表明,与纯锌和纯铜相比,CuZn合金在HER中表现出中等的*H解吸强度。 与Zn相比,CuZn合金有效降低了CO2分子活化为*COOH的能垒,而且合金还使*CO更容易解吸,从而生成CO。 原位傅里叶变换红外光谱也观察到CuZn-2上*CO的显著强度。
这项工作表明,Cu和Zn的合金化可以创造活性位点,其中Cu作为辅助活性位点,进一步促进了*CO的生成。
图文解读
图1:CuZn合金合成和形貌 图2:CuZn合金催化剂的CO2还原反应性能和稳定性 图3:CuZn合金的CO2还原反应机理文献信息
In Situ Exsolved CuZn Alloy Electrocatalysts for CO2 Conversion to Tunable Syngas Production, AdvancedFunctional Materials,2024. https://doi.org/10.1002/adfm.202415367