Heterojunção Cu / CuₓO adequadamente estabilizada e exposta em nanofibras de carbono porosas
O Cu/Cux A heteroestrutura, encapsulada em nanofibras de carbono porosas, exibe uma eficiência faradaica de 70,7%, um valor de 282,8 ma cm
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corrente parcial e 8,4 a mg
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Atividade de massa de Cu para CO2 eletrorredução para C2 F5 AH produção. Crédito:Jornal Chinês de Catálise Catalisadores à base de cobre baratos e prontamente disponíveis são considerados ideais para o CO
2 eletroquímico reação de redução (CO
2 RR) para produzir produtos multicarbonados. A presença de óxidos de cobre é crucial para a geração de produtos de alto valor agregado em CO
2 RR.
No entanto, a inevitável reação lateral de evolução do hidrogênio e a fácil reação de auto-redução do óxido de cobre sob os potenciais negativos diminuem a atividade catalítica e a seletividade do CO2 RR. Atualmente, projetando uma fase estável com resistência à auto-redução eletroquímica e alto CO2 A atividade da RR é desafiadora.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Chuanxin He da Universidade de Shenzhen, China, procurou utilizar plenamente o efeito de confinamento e o efeito transportador de substratos porosos de nanofibras de carbono em nanopartículas metálicas, aumentando significativamente a exposição de sítios ativos Cu/Cux O heterojunções na interface da reação catalítica.
O catalisador poderia manter a estabilidade estrutural dos óxidos de cobre sob uma densidade de corrente de 400 mA cm
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e alcançar um excelente CO2 Desempenho RR para etanol com eficiência Faradaica de até 70,7% e atividade de massa de 8,4 A mg
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Nesta pesquisa, nanopartículas de cobre altamente dispersas dentro de nanofibras de carbono foram preparadas primeiro por eletrofiação, depois o O2 -o tratamento com plasma foi introduzido para criar simultaneamente Cu/Cux O heteroestrutura e abertura de mesoporos ao longo dessas nanofibras de carbono.
Especificamente, os mesoporos de abertura nas nanofibras de carbono podem expor totalmente o Cu/Cux O locais para a interface trifásica em comparação com nanofibras de carbono não tratadas, levando a atividade catalítica alta e estável com baixa quantidade de carga metálica.
Combinado com as caracterizações físicas e caracterizações espectrais in-situ, como análise de espectroscopia infravermelha e Raman, um estado dinâmico estabilizado de Cux O e os principais sinais da ligação *CO e C – C são observados durante o CO2 Processo RR. Além disso, os cálculos DFT mostram que a presença de Cux O promove o transbordamento do intermediário *CO para o Cu/Cux Interface O, que pode diminuir a barreira de energia de acoplamento C – C para formar C2 H5 OH durante o CO2 Processo RR.
O substrato de carbono pode melhorar o transporte de elétrons e atuar como um doador de elétrons para neutralizar a redução de Cux O sob um potencial negativo, o que auxilia na estabilidade de Cu/Cux O heteroestrutura e mantém estabilidade de 213 horas em altas densidades de corrente. Os resultados foram publicados no Chinese Journal of Catalysis .
