Hocheffizienter Katalysator verbessert die elektrische Reduktionsleistung von Kohlendioxid

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Die elektrochemische Umwandlung von Kohlendioxid (CO2) in Brennstoffe und Mehrwert-Rohstoffe, idealerweise mit erneuerbarer Elektrizität betrieben, bietet einen Weg zur Verringerung der Treibhausgasemissionen und schließt gleichzeitig den Kohlenstoffkreislauf.

Gegenwärtig ist der rationelle Entwurf und die kontrollierbare Synthese effizienterer Katalysatoren, kombiniert mit dem Verständnis des katalytischen Mechanismus, um die industrielle Anwendung der Technologie zur elektrischen CO2-Reduktion zu erreichen, zum Forschungsschwerpunkt und zur Schwierigkeit geworden.Kürzlich entwickelte ein Team unter der Leitung von Prof.

YU Shuhong und Prof.

GAO Minrui von der University of Science and Technology of China (USTC) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) eine Mikrowellen-Erwärmungsstrategie für die Synthese einer Übergangsmetall-Chalkogenid-Nanostruktur, die die Elektroreduktion von CO2 zu Kohlenmonoxid (CO) effizient katalysiert.

Diese Ergebnisse wurden in der Angewandten Chemie und im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.Eine beträchtliche Herausforderung bei der Umwandlung von CO2 in nutzbare Brennstoffe stellt die Aktivierung von CO2 zu CO2- oder anderen Zwischenprodukten dar, was oft kostbare metallische Katalysatoren, hohe Überpotentiale und/oder die Elektrolytzusätze (z.B.

ionische Flüssigkeiten) erfordert.In dieser Studie berichteten die Forscher über eine Mikrowellen-Erwärmungsstrategie zur Synthese einer Übergangsmetall-Chalkogenid-Nanostruktur, die die Elektroreduktion von CO2 zu CO effizient katalysiert.

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Sie erreichten einen Rekord CO2-zu-CO-Konvertierungsstrom von 212 mA cm-2 bei einer Selektivität von ~95,5% und einem Potential von -1,2 V gegenüber einer reversiblen Wasserstoffelektrode (RHE) in einer Durchflusszelle, indem sie die Cadmiumsulfid (CdS)-Nanonadel-Arrays als Elektrokatalysatoren verwendeten.Experimentelle und rechnerische Studien zeigten, dass der nanostrukturierte CdS-Katalysator mit hoher Krümmung und ausgeprägtem Proximity-Effekt eine große elektrische Feldverstärkung bewirkt, die Alkalimetallkationen anreichern kann und dadurch zu einer erhöhten Effizienz der CO2-Elektroreduktion führt.

Zusätzlich zur Verwendung des “nahen Nachbarn”….

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