Denna hierarkiska kopparstruktur ger CO2-reduktionselektroden tillräcklig hydrofobicitet för att bygga en robust gas-vätska-fast trippelfasgräns. Upphovsman:NIU Zhuangzhuang et al.
Elreducering av koldioxid (CO 2 ) för att producera mervärdeförädlade multikarbonföreningar är ett effektivt sätt att minska CO 2 utsläpp. Dock, den låga lösligheten av CO 2 begränsar till stor del tillämpningen av relaterad teknik.
Även om gasdiffusionselektrod (GDE) kan påskynda reaktionshastigheten, instabiliteten hos katalysatorerna orsakad av elektrolytöversvämning hindrar ytterligare reaktion.
Nyligen, inspirerad av setarias hydrofoba blad, Prof. Gao Minruis team från University of Science and Technology i Kina utvecklade Cu-katalysator sammansatt av vassa nålar som har hög nivå av hydrofobicitet och stabilitet.
Studien publicerades i Journal of the American Chemical Society .
Naturen har aldrig misslyckats med att vara en inspirationskälla för forskare. Den här gången, forskare vände sig till setarias nålliknande blad för att förbättra hydrofobiciteten hos katalysatorn i koldioxidreduktionsreaktionen (CO 2 RR).
De härmade de skarpa strukturerna på Cu -nålar för att sättas ihop till hierarkiska arkitekturer. Sådana arkitekturer, effektivt förhindrar sig själv från att blötas precis som setarias löv gör, möjliggör elektrod-elektrolytgränssnitt för att fånga mer CO 2 samt hjälpa till att konstruera en robust gas-vätska-fast trefasgräns som dämpar översvämningar.
Jämfört med Cu-partiklar, dendriter har fördelar som sträcker sig från stabilitet till produktivitet.
Den dominerande hydrofobiciteten på grund av dess hierarkiska struktur bleknar inte nämnvärt efter 10 minuters elektrokemisk drift. Under ännu svårare omständigheter, som under en konstant strömtäthet på 300 mA cm -2 i 10 timmar, selektiviteten hos katalysatorn förblir ungefär densamma med liten förlust.
Den hierarkiska Cu-elektroden kommer att fånga CO 2 när de når elektrodytan, ganska lik setaria, gör massöverföring och ackumulering av CO 2 möjligt i praktisk användning.
Vidare, selektiviteten hos hierarkisk Cu-katalysator överträffar Cu-partiklar. Cu-dendriter kan generera målprodukten, C 2+ , vid ett intervall av applicerade potentialer mellan -0,53 och -0,68V med överväldigande mer anmärkningsvärt C 2+ :C 1+ selektivitet på 15,4 vid -0,68V över Cu-partiklar.
"Den bioinspirerade hierarkiska Cu-katalysatorn dämpar effektivt elektrolytöversvämning genom sin anmärkningsvärda hydrofobicitet och ökar i hög grad produktiviteten av CO 2 RR, " sa prof. Gao.
