電催化還原二氧化碳制備合成氣取得重要進(jìn)展
近日,iChEM研究人員、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)謝毅教授和孫永福特任教授課題組在電催化還原二氧化碳領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,相關(guān)研究成果以“Carbon Dioxide Electroreduction into Syngas Boosted by a Partially Delocalized Charge in Molybdenum Sulfide Selenide Alloy Monolayers”為題于2017年6月29日發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201704928。
電化學(xué)還原二氧化碳(CO2)和水(H2O)得到合成氣是一種、環(huán)境友好的方式,可以減少對化石原料的依賴,同時(shí)降低大氣中CO2的含量。此外,三元過渡金屬硫族化合物(TMDs)合金常常較單純的二元TMDs材料具有更好的電催化性能,這其中的原因仍有待研究。該文利用液相界面調(diào)控法制備了單層硫硒化鉬合金(MoSeS)、單層二硫化鉬(MoS2)和單層(MoSe2)材料。密度泛函理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)單層MoSeS合金在導(dǎo)帶底具有更高的電荷密度,進(jìn)而使其具有更快的電子傳輸能力,這被它zui低的功函和zui小的電荷轉(zhuǎn)移電阻所證實(shí)。同時(shí),理論模型與X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜都表明單層MoSeS合金中Mo-S鍵會變短,Mo-Se鍵會變長,這說明Mo原子上電荷部分離域,偏離中心,形成合金結(jié)構(gòu)有利于調(diào)節(jié)Mo原子中的d帶電子結(jié)構(gòu)。電荷部分離域不僅有利于穩(wěn)定COOH*中間體,還能降低Mo原子d軌道與CO*中C原子p軌道的重疊,促進(jìn)CO的脫附,而這通常是CO2還原反應(yīng)的決速步。CO程序升溫脫附和CO電化學(xué)脫附表征也證實(shí)單層MoSeS合金具有zui低的脫附溫度和zui負(fù)脫附電位。電催化CO2還原性能測試表明單層MoSeS合金在-1.15 V (vs. RHE)時(shí),具有zui高的電流密度(43 mA cm-2),分別是單層MoS2和MoSe2材料的2.7和1.3倍;生成CO的法拉第效率為45.2%,遠(yuǎn)高于MoS2 (16.6%) 和MoSe2 (30.5%)。值得注意的是,單層MoSeS合金電催化還原CO2和H2O生成CO和H2的產(chǎn)量接近1:1,正好適合用于費(fèi)托反應(yīng)制備短鏈烯烴。該工作通過理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式表明電荷部分離域的單層MoSeS合金具有更優(yōu)異電催化還原CO2制備合成氣的性能,這為設(shè)計(jì)具有更優(yōu)異電催化還原CO2性能的催化劑提供了新思路。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。