高效电催化还原CO2制醇燃料

随着人们对能源需求的不断增加，大量化石燃料的消耗导致大气中的CO₂浓度升高。而CO₂能够将太阳能聚集在地球大气中，形成温室效应，造成全球气候变暖。为了解决温室效应，人们已经进行了广泛的研究努力以开发用于捕获CO₂并将其封存或利用的技术。

目前，已经报道了多种将CO₂转化为其它碳化合物的途径，包括化学重整、光化学、生物和电化学方法等。其中，电化学方法可以与清洁可持续的能源相结合，将CO₂电化学还原成各种化学物质和燃料，为环境和能源的可持续性提供了有吸引力的途径。

近日，电子科技大学孙旭平教授（点击查看介绍）等人合成了Ti网上长有FeP纳米阵列（FeP NA/TM）的催化剂，该催化剂可作为高效的3D催化剂电极用于CO₂还原反应，并高选择性将CO₂转化为醇。

图1. XRD、SEM、TEM、HRTEM和mapping图。

图2. 电化学性能图

实验发现，在-0.20 V时（相对于可逆氢电极），0.5 M KHCO₃中，FeP NA/TM能够实现高达80.2％的高法拉第效率（FE_CH3OH），总的FE_CH3OH+C2H5OH高达94.3％。

图3. FeP(211)晶面上CO₂还原过程的自由能图

密度泛函理论计算表明，由于两个相邻的Fe原子的协同作用，FeP(211)表面显著促进了CO₂的吸附和进一步还原转化为CH₃OH，电位确定步骤（PDS）是*CO的加氢过程，自由能为0.76 eV。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Highly Selective Electrochemical Reduction of CO₂ to Alcohols on a FeP Nanoarray

Lei Ji, Lei Li, Xuqiang Ji, Ya Zhang, Shiyong Mou, Tongwei Wu, Qian Liu, Baihai Li, Xiaojuan Zhu, Yonglan Luo, Xifeng Shi, Abdullah M. Asiri, Xuping Sun

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201912836

导师介绍

孙旭平

https://www.x-mol.com/university/faculty/66083