Новый катализатор для высокоселективного фотоэлектровосстановления диоксида углерода в этанол.
Искусственный фотосинтез (AP), использующий солнечный свет для производства ценных химических веществ и топлива из двуокиси углерода (CO 2 ), является многообещающей стратегией для достижения накопления солнечной энергии, а также отрицательного углеродного цикла.
Однако искусственный фотосинтез довольно сложен и включает в себя несколько последовательных и параллельных стадий. Более того, термодинамически благоприятные продукты C 1 могут быть получены из нескольких промежуточных соединений AP, что затрудняет селективное получение целевых химических веществ, содержащих связи CC.
Недавно исследовательская группа под руководством проф. Chen Wei и Wei Wei из Шанхайского института перспективных исследований (SARI) Китайской академии наук разработали новые катализаторы графен/ карбид кремния (SiC) для эффективного фотоэлектровосстановления CO 2 до этанола (C 2 H 5 OH).
Результаты были опубликованы в Angewandte Chemie International Edition.
Предлагаемый композитный катализатор, который включает подложку SiC, межфазный слой (IL) и верхний слой графена с несколькими слоями, может помочь достичь точного контроля активных промежуточных соединений для связывания CC.
Оптимальная структура IL позволяет легко переносить фотогенерированные электроны с подложки SiC на активные центры на верхнем слое графена. Затем промежуточные продукты реакции могут эффективно образовываться и стабилизироваться благодаря их сильной адсорбции на активных центрах и высокой электронной плотности поверхности графена.
Исследователи обнаружили, что образование CH 3 OH было в значительной степени подавлено в пользу связывания CC. Таким образом, C 2 H 5 OH генерировался исключительно с селективностью >99% и скоростью конверсии CO 2 17,1 ммоль г кат -1 ч -1 при моделировании солнечного облучения с небольшим смещением (смещение -50 мВ по сравнению с Ag/AgCl ) и условия окружающей среды.
Таким образом, фотоэлектрокаталитическая эффективность оптимального катализатора при получении продуктов С 2 из СО 2 была как минимум на два порядка выше, чем у современных катализаторов АП.
