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合理的电子控制二氧化碳还原氧化钴
Journal of Catalysis ( IF 7.3 ) Pub Date : 2020-04-30 , DOI: 10.1016/j.jcat.2020.04.020
Pengju Yang , Qi Zhang , Zonglin Yi , Jian Wang , Hengquan Yang

选择性地将二氧化碳(CO 2)还原为燃料和化学品,有望在实现碳中和的可持续能源经济中发挥关键作用。CO 2的活化是该过程中最重要的步骤。由于电子转移到CO 2是CO 2活化的限速步骤,因此重要的是调节CO 2还原催化剂的电子结构以增强其活性。然而,催化剂的电子性质与其催化活性之间的内在联系仍然不清楚,这限制了高效CO 2的合理设计。还原催化剂。在此,设计了一种由Al作为电子供体材料的催化剂-绝缘体-金属系统,以调节氧化钴(Co 3 O 4)催化剂的电子结构。Al中的电子可以通过超薄的自形成Al 2 O 3绝缘层有效地隧穿到Co 3 O 4。实验和理论结果无疑证实,Co 3 O 4上的高电子密度有利于CO 2的吸附和活化。,同时降低了形成COOH *的能垒,特别是降低了CO *中间体的解吸能垒,从而显着加速了CO 2到CO光还原的反应动力学。Co的每钴周转频率原子3 ö 4 / Al的2 ö 3 -Al比的Co高得多的3 Ò 4。Co 3 O 4 / Al 2 O 3 -Al催化剂的表观量子产率(AQY)在420 nm处高度达到3.8%,优于大多数报道的催化剂。此外,Co 3 O 4上电子密度的增加可以有效抑制竞争性的析氢反应。CO的选择性从Co 3 O 4的57.9%增加到Co 3 O 4 / Al 2 O 3 -Al的82.4%。重要的是,可以通过控制Al的含量和粒径来合理地调节催化效率。这项工作稳定了催化剂的电子结构与其对CO 2还原反应的催化活性之间的联系。而且,这里报道的这种Al 2 O 3 -Al结构可以用作其他非均相催化剂电子效应研究的空前平台。





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更新日期:2020-04-30
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