然而,CO2可以很容易地与局部/大量OH−物种反应生成(bi)碳酸盐(CO32−或HCO3−),其会穿过阴离子交换膜(AEM)到阳极,然后转化回CO2,导致CO2单程转化效率低(SPCE,<25%)。此外,碳酸盐的形成还会阻断气体扩散电极,增加电池电阻,这严重阻碍了CO2电解的潜在工业应用。
近日,中国科学院化学研究所韩布兴和孙晓甫等通过两步法合成了具有壳内多孔通道结构的La掺杂Cu空心球催化剂(La-Cu HS),该催化剂在强酸性电解质(pH≤1)条件下对C2+产物具有高选择性。实验结果表明,在−900 mA cm−2条件下,La-Cu HS催化剂的C2+产物法拉第效率(FE)为86.2%,部分电流密度为−775.8 mA cm−2,C2+产物的CO2单程转化效率可达52.8%。并且,该催化剂在−1 A cm−2仍能保持81.3%的高C2+ FE。
此外,La-Cu HS在−900 mA cm−2下连续电解40小时后,FEC2+保持在80%以上。稳定性试验后,La-Cu HS的形态和结构得到了很好的保持,证实其在酸性体系中将CO2转化为C2+产物方面具有广阔的应用前景。
综上,该项工作结合微环境调节与固有催化活性增强,为提高酸性体系中CO2RR的性能提供了一种有效的策略,这将推动CO2转化和利用的进一步创新和发展。
CO2 electrolysis to multi-carbon products in strong acid at ampere-current levels on La-Cu spheres with channels. Nature Communications, 2024.
DOI: 10.1038/s41467-024-49308-8