在酸性介质中的电催化CO2还原反应(CO2RR),通过防止碳酸盐/碳酸氢盐的形成,以更有效的利用CO2。然而,酸性介质更利于析氢反应(HER),导致CO2RR选择性较差。
基于此,南方科技大学梁永晔教授(通讯作者)等人报道了一种分子分散的β-四甲氧基取代酞菁Ni-基碳纳米管电催化剂(NiPc-OMe MDE),其在酸性介质(pH=2至0.47)中高效催化CO2RR。在-50至-400mA cm−2的宽电流密度范围内,CO的法拉第效率(FE)超过98%。
在0.5 mol L−1 K2SO4(pH=2)下,CoPc-OMe MDE能有效电催化CO2RR生成CO,表明K+效应对CoPc-OMe MDE同样有效。 结果发现,CoPc-OMe MDE对CO2RR的电催化活性高于NiPc-OMe MDE。在所有测试电流密度下,其FE(CO)均低于NiPc-OMe MDE。 需注意,CoPc-OMe MDE的CO选择性仍然优于报道的电催化剂。活性位点上吸附的COOH和H中间体(*COOH和*H)的形成分别被认为是CO2RR和HER的速率决定步骤。
作者比较了NiPc-OMe和CoPc-OMe上形成*COOH和*H(G(*COOH)-G(*H))的自由能变化差异。 尽管NiPc-OMe和CoPc-OMe都表现出对CO2RR的催化性能,但NiPc-OMe更大的能量差异可以解释它在酸中更高的FE(CO)s。 在相同电流密度下,NiPc-OMe MDE比CoPc-OMe MDE需要更大的过电位。需注意,与中性条件相比,CoPc-OMe在酸性条件下对CO的选择性显著降低。
审核编辑:刘清
全部0条评论
快来发表一下你的评论吧 !