CO2 reduceras först elektrokemiskt till CO och sedan diffunderar CO till Zn-N-C för vidare omvandling till CH 4 över CoPc@Zn-N-C tandemkatalysator. Kredit:LIN Long och LIU Tianfu
Koldioxidreduktionsreaktion (CO 2 RR) använder förnybar el för att omvandla koldioxid och vatten till bränslen och kemikalier, vilket anses vara ett effektivt sätt att samtidigt realisera kolåtervinning och förnybar energilagring.
Den elektrokatalytiska omvandlingen av koldioxid till kolväten involverar en reaktionsprocess med flera elektroner, möter problem som komplexa konverteringsvägar och svårigheter med selektivitetskontroll.
En forskargrupp ledd av prof. Wang Guoxiong och prof. Bao Xinhe från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin förbättrade CO 2 elektroreduktion till metan med koboltftalocyanin (CoPc) och zink-kväve-kol (Zn-N-C) tandemkatalysator.
De uppnådde hög aktivitet av CH 4 produktion i CO 2 RR på en icke-kopparbaserad katalysator, och gav en ny strategi för elektrokatalytisk reduktion av koldioxid till kolväten.
Detta arbete publicerades i Angewandte Chemie International Edition den 4 sept.
Jämfört med enbart CoPc eller Zn-N-C, förhållandet metan/kolmonoxid för denna CoPc och Zn-N-C tandemkatalysator ökades med mer än 100 gånger.
Densitetsfunktionella teoriberäkningar och jämförande experimentella resultat visade att koldioxid först reducerades till kolmonoxid på CoPc, och sedan diffunderade kolmonoxiden till Zn-N-C och omvandlades ytterligare till metan.
Denna tandem katalytiska strategi omvandlade koldioxid till metan och sönderdelade processen till tandem elektrokatalytiska reaktioner på två aktiva platser. I detta tandem katalytiska system, CoPc gav kolmonoxid för att hålla kvar det adsorberade vätet på det intilliggande kvävet i Zn-N-stället, vilket ökar metanproduktionshastigheten.
