Den elektrokemiska CO2 reduktionsreaktion (CO2 RR) till kolbaserade bränslen ger en lovande strategi för att minska CO2 utsläpp och främjar utnyttjandet av förnybar energi.
Cn (n≥2) flytande produkter är önskvärda på grund av deras höga energidensiteter och enkla lagring. Men manipulation av C–C-kopplingsvägen är fortfarande en utmaning på grund av den begränsade mekanistiska förståelsen.
Nyligen har en forskargrupp ledd av Profs. Zhang Tao och Huang Yanqiang från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har utvecklat en Sn-baserad tandemelektrokatalysator (SnS2 @Sn1 -O3G), vilket reproducerbart skulle kunna ge etanol med en Faradaic-effektivitet på upp till 82,5 % vid -0,9 VRHE och en geometrisk strömtäthet på 17,8 mA/cm 2 .
Studien publicerades i Nature Energy den 30 oktober.
Forskarna tillverkade SnS2 @Sn1 -O3G genom solvotermisk reaktion av SnBr2 och tiokarbamid på ett tredimensionellt kolskum. Elektrokatalysatorn innefattade SnS2 nanosheets och atomärt dispergerade Sn-atomer (Sn1 -O3G).
Mekanistisk studie visade att denna Sn1 -O3G skulle kunna adsorbera *CHO respektive *CO(OH)-intermediärer, vilket främjar C–C-bindningsbildning genom en aldrig tidigare skådad formyl-bikarbonat-kopplingsväg.
Dessutom, genom att använda isotopiskt märkta reaktanter, spårade forskarna vägen för C-atomer i den slutliga C2 produkt bildad över katalysatorn av Sn1 -O3G. Denna analys antydde att metyl C i produkten kommer från myrsyra medan metylen C var från CO2 .
"Vår studie tillhandahåller en alternativ plattform för C–C-bindningsbildning för etanolsyntes och erbjuder en strategi för att manipulera CO2 reduktionsvägar mot önskade produkter", säger professor Huang.
Mer information: Jie Ding et al, En tennbaserad tandemelektrokatalysator för CO2-reduktion till etanol med 80 % selektivitet, Nature Energy (2023). DOI:10.1038/s41560-023-01389-3
Journalinformation: Naturenergi
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
