材能学院胡飞教授“超稳定的a-CuTi@Cu催化剂电还原CO2为多碳液体燃料”成果在化学类顶级期刊发表

发表时间：2021-11-25

Angew：超稳定的a-CuTi@Cu催化剂电还原CO₂为多碳液体燃料

人工碳循环可将CO2作为原料生产燃料物质，有助于人类社会的可持续发展。由于液体燃料的高能量密度及其储存和运输的安全性，将CO2高效转化液体燃料的能力被认为是理想的碳转化路线。然而，将CO2电还原为多元碳(C2+)能源燃料仍然是一个巨大的挑战。普遍认为*CO是生成多元碳产物的关键中间体，通过调整催化位点的电子密度可以稳定*CO中间体，并促进C-C偶联及C2+能源燃料的生成。

近日，佛山科学技术学院的胡飞教授、中国科学技术大学的熊宇杰教授、江俊教授、和西安石油大学的孔婷婷教授合作，通过设计并构建了一种以非晶态CuTi合金为基底，以纳米Cu为表面的超稳定铜基催化剂(a-CuTi@Cu)，该电催化剂可将CO2还原为多元碳(C2-4)液体燃料，总的C2-4法拉第效率最高可达约49%。

亚表面的Ti在调节电催化剂的电子结构方面具有独特优势。通过理论模拟和原位表征，证实了从Ti到Cu的电子转移，增加了Cu位的电子密度。这使电催化剂具有较高的氧亲和力，稳定Cu(I)氧化物。Cu(I)位点允许价带电子参与CO吸附，有利于C-C偶联的二聚和三聚。同时，DFT理论模拟计算还表明，亚表面Ti有助于提高碳氧化合物的选择性。最终，该催化剂实现了CO2选择性转化为多碳液体燃料（乙醇、丙酮、丁醇），并且该电催化剂具有超长稳定性，三个月未发生明显衰退。该工作引入无活性的亚表面Ti元素，调节表面催化剂位点的碳转化行为，为解决碳转化多碳液体燃料并提高催化剂稳定性提供了一种新策略。

该论文以佛山科学技术学院为第一单位，胡飞教授为第一作者，发表于化学类顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》（影响因子15.336）。

（材料科学与氢能学院）