【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學院大連化學物理研究所太陽能研究部太陽能制儲氫材料與催化研究組研究員章福祥團隊設計合成了一種單原子鉍修飾銅合金催化劑，用于電催化CO₂還原。該催化劑展現(xiàn)出優(yōu)異的C-C偶聯(lián)功能，顯著提高了多碳（C₂₊）產(chǎn)物的法拉第效率。

太陽能光催化技術是實現(xiàn)太陽能至化學能轉化的重要方式之一，而高效助催化劑的開發(fā)是實現(xiàn)高效光化學轉化的重要一環(huán)。近期，章福祥團隊致力于通過電催化劑的優(yōu)化設計，開發(fā)高效光催化助催化劑，在電催化水氧化、電催化析氫和電催化氧還原等催化劑設計合成方面取得系列進展。

電催化還原CO₂（CO₂RR）制備燃料或化學品，不僅可實現(xiàn)CO₂的資源化利用而且可用于綠色氫能的液態(tài)儲存，可為太陽能光催化制儲氫一體化技術奠定基礎。該領域的文獻調研發(fā)現(xiàn)，單原子合金（SAA）作為一種具有特殊電子結構的單原子催化劑，雖已被用于CO₂RR制備C₁產(chǎn)物，但尚未有實驗結果證明其可用于高效制備C₂₊產(chǎn)物。

本工作設計合成了一種單原子鉍修飾銅合金催化劑（BiCu-SAA）。研究發(fā)現(xiàn)，該催化劑具有顯著的C-C耦合促進作用。與純銅催化劑相比，BiCu-SAA催化劑顯著提高了C₂₊產(chǎn)物選擇性以及FE(C₂₊)/FE(C₁)比率。一系列原位紅外、XAS等表征和理論計算結果表明，單原子鉍修飾可有效調節(jié)銅的電子結構，促進CO₂活化和C-C偶聯(lián)步驟，解釋了獲得較高C₂₊產(chǎn)物選擇性的原因。

相關研究成果以Single Atom Bi Decorated Copper Alloy Enables C-C Coupling for Electrocatalytic Reduction of CO₂ into C₂₊ Products為題，發(fā)表在《德國應用化學》上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）“變革性潔凈能源關鍵技術與示范”以及北京光源機時等的支持。南開大學和中國科學技術大學的研究人員參與研究。

大連化物所開發(fā)單原子合金材料促進電催化CO2還原的C-C偶聯(lián)