当前位置:
X-MOL 学术
›
Chem. Eng. J.
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Cobalt(II) tetraphenylporphyrin trapped in the pores of Cu2O to enhance the C2+ selectivity towards acidic CO2 electroreduction
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2024-05-14 , DOI: 10.1016/j.cej.2024.152254 Yuda Wang , Qingqing Cheng , Hui Zhang , Lushan Ma , Hui Yang
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2024-05-14 , DOI: 10.1016/j.cej.2024.152254 Yuda Wang , Qingqing Cheng , Hui Zhang , Lushan Ma , Hui Yang
Achieving the high selectivity of multicarbon (C2+ ) products during the acidic CO2 electroreduction remains a formidable challenge due to the serious hydrogen evolution reaction. Herein we report a Cu-based tandem catalyst by implanting molecular cobalt(II) tetraphenylporphyrin (CoTPP) into a porous Cu2 O (Cu2 O-CoTPP) for improving the C2+ selectivity in acidic media. Specially, CoTPP, as a CO-selective catalyst, is predominantly trapped in the nanopores of Cu2 O with the assistance of negative-pressure ultrasonic. The CO2 -CO and CO-C2+ tandem catalysis on Cu2 O-CoTPP, cooperating with the pore confinement effect of porous Cu2 O, boosts the local CO concentration and *CO coverage on Cu sites, evidenced by in-situ Raman spectra and finite element simulations. As a result, Cu2 O-CoTPP attains a C2+ Faradaic efficiency of 91.2 % at an industrial-level current density of 800 mA/cm2 in an acidic environment (pH = 1.9), higher than the one (70.6 %) on pristine Cu2 O. Meanwhile, such a tandem catalyst obtains a high single-pass carbon efficiency of 52.6 % and the good catalytic stability of at least 20 h. This study offers a spatially-confined Cu-based tandem catalyst for selective C2+ production, presenting the promising application in acidic environments.
中文翻译:
四苯基卟啉钴 (II) 被捕获在 Cu2O 的孔中,以增强 C2+ 对酸性 CO2 电还原的选择性
由于严重的析氢反应,在酸性 CO2 电还原过程中实现多碳 (C2+) 产物的高选择性仍然是一个艰巨的挑战。在此,我们报道了一种铜基串联催化剂,通过将分子钴(II)四苯基卟啉(CoTPP)植入多孔Cu2O(Cu2O-CoTPP)中来提高酸性介质中的C2+选择性。特别地,CoTPP作为CO选择性催化剂,在负压超声波的辅助下主要被捕获在Cu2O的纳米孔中。原位拉曼光谱和有限元模拟证明,Cu2O-CoTPP 上的 CO2-CO 和 CO-C2+ 串联催化,与多孔 Cu2O 的孔限域效应相配合,提高了 Cu 位点上的局部 CO 浓度和*CO 覆盖率。结果,在酸性环境(pH = 1.9)下,Cu2O-CoTPP 在工业级电流密度 800 mA/cm2 下实现了 91.2% 的 C2+ 法拉第效率(70.6%),高于原始 Cu2O 的 C2+ 法拉第效率(70.6%)。同时,这种串联催化剂获得了52.6%的高单程碳效率和至少20 h的良好催化稳定性。这项研究提供了一种用于选择性 C2+ 生产的空间受限铜基串联催化剂,在酸性环境中具有广阔的应用前景。
更新日期:2024-05-14
中文翻译:
四苯基卟啉钴 (II) 被捕获在 Cu2O 的孔中,以增强 C2+ 对酸性 CO2 电还原的选择性
由于严重的析氢反应,在酸性 CO2 电还原过程中实现多碳 (C2+) 产物的高选择性仍然是一个艰巨的挑战。在此,我们报道了一种铜基串联催化剂,通过将分子钴(II)四苯基卟啉(CoTPP)植入多孔Cu2O(Cu2O-CoTPP)中来提高酸性介质中的C2+选择性。特别地,CoTPP作为CO选择性催化剂,在负压超声波的辅助下主要被捕获在Cu2O的纳米孔中。原位拉曼光谱和有限元模拟证明,Cu2O-CoTPP 上的 CO2-CO 和 CO-C2+ 串联催化,与多孔 Cu2O 的孔限域效应相配合,提高了 Cu 位点上的局部 CO 浓度和*CO 覆盖率。结果,在酸性环境(pH = 1.9)下,Cu2O-CoTPP 在工业级电流密度 800 mA/cm2 下实现了 91.2% 的 C2+ 法拉第效率(70.6%),高于原始 Cu2O 的 C2+ 法拉第效率(70.6%)。同时,这种串联催化剂获得了52.6%的高单程碳效率和至少20 h的良好催化稳定性。这项研究提供了一种用于选择性 C2+ 生产的空间受限铜基串联催化剂,在酸性环境中具有广阔的应用前景。