高濃度電催化“碳中和”氣相產(chǎn)物制備石墨烯
? ? ? ?電催化CO2還原的主要工業(yè)化挑戰(zhàn)在于高效穩(wěn)定的催化劑設(shè)計(jì)與產(chǎn)物的有效利用。傳統(tǒng)的CO2還原體系中，催化劑的活性、穩(wěn)定性較差，產(chǎn)物與原料氣不可避免地混合，導(dǎo)致產(chǎn)物濃度低，難以在工業(yè)上直接利用。產(chǎn)物的進(jìn)一步提純也將帶來很大的能源消耗和額外的碳排放。
? ? ? ?近日，復(fù)旦大學(xué)孫正宗課題組，通過設(shè)計(jì)納米孿晶銀催化劑，可控調(diào)節(jié)孿晶界密度，通過電化學(xué)手段，將CO2還原為CO，在-1.0V條件下獲得了高達(dá)92%的法拉第效率和127s-1的TOF值，該催化劑運(yùn)行32小時以上未見活性明顯衰減。此外，他們基于排水法設(shè)計(jì)了氣體產(chǎn)物的收集體系。該體系中的CO2通過擴(kuò)散到達(dá)催化劑表面，不與產(chǎn)物氣體CO直接混合，在不依靠質(zhì)子交換膜的條件下實(shí)現(xiàn)了氣相產(chǎn)物的富集，獲得了濃度高達(dá)52%的CO產(chǎn)物。通過將化學(xué)氣相沉積（CVD）管式爐與電化學(xué)體系串聯(lián)，他們進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了從CO2到高質(zhì)量單層石墨烯薄膜的生長。該工作為電催化CO2還原的工業(yè)化應(yīng)用和高附加值的“碳中和”轉(zhuǎn)化途徑提供了新的思路。
???? 這一研究成果以“Direct Electrosynthesis of 52% Concentrated CO on Silver’s Twin Boundary”為題發(fā)表于Nature Communications（Nat. Common. 2021, 12, 2139）。該課題組博士生唐燦為論文第一作者，該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（21771040, 62074043）和國家重點(diǎn)研究開發(fā)項(xiàng)目（2017YFA0207303, 2016YFA0203900）的支持。
?????? 全文鏈接：?https://www.nature.com/articles/s41467-021-22428-1
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