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热烈祝贺李有增发表Angew. Chem. Int. Ed.,@2024-6-13。
发布时间:2024-06-13

电催化将CO2转化为甲酸盐是公认的一种经济可行的CO2升级途径,但由于驱动相关质子耦合电子转移(PCET)过程的能垒较高,以及对第二个PCET的严重忽视,因此需要较高过电位才能实现高选择性。

2024年6月13日,南开大学王欢研究员/程方益研究员、吴金雄研究员团队合作在Angew. Chem. Int. Ed.期刊发表题为“Sequentially Regulating Potential‐Determining Step for Lowering CO2 Electroreduction Overpotential over Te‐Doped Bi Nanotips”的研究论文,南开大学李有增李金翰艾威为论文共同第一作者,吴金雄研究员、程方益研究员、王欢研究员为论文共同通讯作者。

该研究通过对Te掺杂Bi(TeBi)纳米尖端的电位决定步骤(PDS)进行顺序调节来克服这一挑战。计算研究揭示了Te杂原子的加入通过大幅降低*OCHO中间体的形成势垒,改变了从第一个PCET到第二个PCET的PDS,而高曲率纳米尖端可诱导增强的电场,从而引导不对称*HCOOH的形成。在这种情况下,*OCHO和*HCOOH的热力学势垒可以依次降低,从而在低过电位下实现高甲酸选择性。在实验中,通过控制前驱体中Te的含量可以获得不同的TeBi纳米结构,在相对正的电位窗口(-0.57V至-1.08V)内,TeBi纳米尖端生产甲酸盐的法拉第效率>90%。强Bi-Te共价键还具有很强稳定性。在优化的膜电极组装装置中,3.2V时的甲酸盐产率达到10.1mmol·h-1·cm-2,显示出巨大的实际应用潜力。