來(lái)自可再生資源的電能可用于將二氧化碳(CO 2)和水分子中的鍵重排為復(fù)雜的碳?xì)浠衔铮缓髮⑵淙紵援a(chǎn)生新的能源和CO 2，最終實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。銅是一種催化材料，已被發(fā)現(xiàn)有望實(shí)現(xiàn)該工藝并促進(jìn)CO 2電還原反應(yīng)(CO 2 RR)。

試圖了解控制CO 2 RR反應(yīng)的參數(shù)時(shí)，兩個(gè)關(guān)鍵要素是明確定義的表面結(jié)構(gòu)和已知的材料組成。過(guò)去的理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，Cu(100)表面有利于生成乙烯的CC連接路徑。

最近，研究人員注意到Cuδ+和地下氧在生產(chǎn)C2-C3碳?xì)浠衔锖痛挤矫嫫鹬P(guān)鍵的催化作用。然而，迄今為止，在進(jìn)行CO 2電還原反應(yīng)(CO 2 RR)所必需的條件下穩(wěn)定銅已被證明是非常具有挑戰(zhàn)性的。

柏林Max-Plank學(xué)會(huì)的成員Fritz-Haber研究所的研究人員進(jìn)行了旨在穩(wěn)定Cu(I)，處于1+氧化態(tài)的銅的研究，以便更好地了解其在CO 2中的作用。RR反應(yīng)。在最近發(fā)表在《自然能源》上的一篇論文中，他們報(bào)道了通過(guò)調(diào)節(jié)Cu(I)催化劑的結(jié)構(gòu)和氧化態(tài)，可以提高使用銅生產(chǎn)乙醇的效率。

進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員之一Beatriz Roldan Cuenya對(duì)TechXplore表示：“到目前為止，事實(shí)證明在CO 2還原條件下穩(wěn)定Cu(I)物種非常困難。” “我們研究的主要目標(biāo)是能夠生成Cu(I)物種并將它們暫時(shí)穩(wěn)定在明確定義的表面上，然后研究它們對(duì)CO 2 RR產(chǎn)物選擇性的影響。”

在他們的研究中，Roldan Cuenya和她的同事使用一種稱為脈沖電解的技術(shù)調(diào)整了銅催化劑的結(jié)構(gòu)和氧化態(tài)。這項(xiàng)技術(shù)使他們能夠設(shè)計(jì)脈沖電勢(shì)序列，從而可以在CO 2 RR反應(yīng)期間同時(shí)調(diào)節(jié)Cu催化劑的表面結(jié)構(gòu)和組成。

研究人員監(jiān)測(cè)了催化劑結(jié)構(gòu)及其表面化學(xué)狀態(tài)的變化。這最終導(dǎo)致有關(guān)銅催化劑通過(guò)CO 2 RR反應(yīng)生成烴的機(jī)理的有趣新發(fā)現(xiàn)。

Roldan Cuenya解釋說(shuō)：“我們的發(fā)現(xiàn)表明，(100)個(gè)疇，缺陷部位和表面Cu 2 O的組合是增強(qiáng)CO 2 RR反應(yīng)途徑從而導(dǎo)致C 2+產(chǎn)物的最佳構(gòu)型。” “特別是，乙醇選擇性的提高可能與Cu(I)和Cu 0物種的共存有關(guān)，而乙烯收率則由Cu(100)臺(tái)階的長(zhǎng)度決定。”

該研究人員小組最近進(jìn)行的研究收集了一些有趣的新發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)為銅催化劑在促進(jìn)CO 2電化學(xué)轉(zhuǎn)化中的作用提供了一些啟示。將來(lái)，Roldan Cuenya和她的同事使用的技術(shù)可用于調(diào)整受約束的表面結(jié)構(gòu)和組成的電化學(xué)界面，從而可用于選擇性生產(chǎn)C 2產(chǎn)物。

Roldan Cuenya說(shuō)：“在我們的下一個(gè)研究中，我們想探索連續(xù)再生Cu(I)物種對(duì)其他表面取向的影響，并最終將此脈沖方案應(yīng)用于其他納米顆粒系統(tǒng)，以在實(shí)際電解槽中更實(shí)際地應(yīng)用。”