电化学CO2复原为高附加值的燃料和化学质料,在缓解动力和情况危急方面发扬偏重要作用。在种种二氧化碳复原反响(CO2RR)产品中,甲酸/甲酸酯在制革、纺织和制药产业中有着普遍的使用,而且在可继续开展的配景下,它也可以被用作氢载体。Sn、Bi、Pb和In基电催化剂在CO2RR中被普遍用于消费甲酸/甲酸盐。此中,锡基电催化剂因其毒性低、品貌大、本钱低而最受存眷。
但是,只管Sn基催化剂具有较高的甲酸/甲酸选择性,但在电化学CO2RR中仍存在电位窗口窄、波动性差的题目。基于此,新加坡南洋理工大学刘彬、新加坡国立大学sibudjing Kawi和苏州科技大学杨鸿斌等开辟了一种轻便的水解法,在室温下乐成将卤素(F、Cl、Br或I)引入到Sn催化剂中。以Cl为例,在Ar氛围中制备出Sn3O(OH)2Cl2催化剂;在O2氛围中则天生SnO2。与SnO2相比,Sn3O(OH)2Cl2的过电位较小,电流密度大;SnO2和Sn3O(OH)2Cl2(63.8 μF cm−2和94.6 μF cm−2)的双电层电容标明,Sn3O(OH)2Cl2的较大电流密度不该归因于催化剂的形貌。别的,在−0.9 VRHE下,Sn3O(OH)2Cl2上甲酸盐的法拉第服从最大可达96.1±2.3%,甲酸盐局部电流密度为62.4 mA cm−2。更紧张的是,Sn3O(OH)2Cl2上的甲酸法拉第服从可以在−0.9 VRHE到−1.2 VRHE的宽电位窗口内坚持在93%以上。Sn3O(OH)2Cl2催化剂还具有精良的催化波动性,其在−0.9 VRHE下一连反响35 h后,电流密度在29 mA cm−2左右简直坚持稳定,而甲酸盐法拉第服从在反响完毕时仍为90%。为了验证实在际使用潜力,研讨职员在活动池中进一步评价了Sn3O(OH)2Cl2的CO2RR功能。后果标明,由于二氧化碳浓度的增长和电解质电阻的低落,Sn3O(OH)2Cl2在−0.9 VRHE时的电流密度进步到165 mA cm−2左右;另一方面,电流密度和甲酸酯选择性(90%以上)在一连电解40 h内坚持波动。实行后果和实际盘算标明,引入Cl后可以无效地调解电子从Sn转移到Cl,招致Sn位点的价态改正,这大大促进了吸附*OCHO要害两头体的吸附,明显进步了电化学CO2RR消费甲酸盐的活性。除Cl外,其他卤素元素如F、Br和I也可以经过相似的水解办法引入到Sn中,而且这些催化剂对CO2RR的催化功能均优于纯的金属Sn。因而,实行和实际证据标明,卤素改性是进步Sn基催化剂电化学CO2RR功能的一样平常战略Halogen-Incorporated Sn Catalysts for Selective Electrochemical CO2 Reduction to Formate. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202211174
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