Nature子刊：高选择性光电催化CO2还原！

电催化还原CO₂可以制备 HCOOH、 CH₄、C₂H₄、CH₃CH₂OH、CO等化学品或能源物质，对于可再生能源存储以及人类经济活动引起的闭路碳循环等方面具有重要意义。

 

目前至少存在以下问题：

1）反应路径太多，导致产物选择性不好。

2）高选择性催化剂往往需要贵金属，价格昂贵。

3）过电位较高。

4）需要添加电解质助剂。

 

总体来说，就是缺乏低成本、高选择性的催化剂。

 

有鉴于此，Michael Gr?tzel等人利用ALD技术制备了一种SnO2包裹的CuO纳米线，实现了高选择性光驱动电催化CO₂还原制CO！

 

图1. 光电裂解CO₂制备CO和O₂

 

SnO₂修饰的CuO纳米线电极具有CO₂还原和OER双功能特性，以两极性隔膜隔离阴极和阳极的电解质，在GaInP/GaInAs/Ge三节太阳能电池驱动下，实现了CO₂的裂解成CO和O₂。CO选择性高达97%，光转化成CO的能量效率达到13.4%（0.75 cm × 0.75 cm，AM 1.5G，100 mW cm?2，2.38 V ）！

 

研究人员认为，这种优异的选择性来源于SnO₂表面对中间产物的特定吸附强度不同，及其对H₂生成过程的抑制。

 

这种催化剂可在较大电压范围内保持良好稳定性，确保电压波动情况下的产物的纯度。同时，还具有良好抗毒化性能。

 

当然了，你可能会问，CO₂从哪里来？那么，请看本次推送第二篇文章……

图2. CuO@ SnO₂纳米线电催化CO₂还原制CO

 

图3. CuO@ SnO₂纳米线

 

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Marcel Schreier, Jingshan Luo, Michael Gr?tzel et al. Solar conversion of CO₂to CO using Earth-abundant electrocatalysts prepared by atomic layer modification of CuO. Nature Energy 2017,2 17087.