5天内1篇JACS、1篇Angew！中国科学院大连化物所章福祥团队电催化材料设计新进展

近日，中国科学院大连化学物理研究所章福祥研究员团队连续在J. Am. Chem. Soc.与Angew. Chem. Int. Ed.期刊上发表2篇新论文，分别研究了铁钒双金属电催化剂上高活性水氧化物种为高价铁，以及单原子Bi修饰铜合金实现电催化还原CO2为C2+产物的C-C偶联。

其中，“Confirming High-Valent Iron as Highly Active Species of Water Oxidation on the Fe, V-Coupled Bimetallic Electrocatalyst: In Situ Analysis of X-ray Absorption and Mössbauer Spectroscopy”于2023年5月25日在线发表于J. Am. Chem. Soc.期刊，“Single Atom Bi Decorated Copper Alloy Enables C-C Coupling for Electrocatalytic Reduction of CO2 into C2+ Products”于2023年5月30日在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.期刊。

铁钒双金属电催化剂上高活性水氧化物种为高价铁

铁（Fe）基双金属氧化物/氢氧化物已广泛研究用于有前景的碱性电化学析氧反应（OERs），但Fe3+或Fe4+中间体是否对有效的OER具有高活性仍存在争议。

研究人员采用OER惰性V元素作为促进剂，完全避免了真正活性金属的争论，并以最近开发的一维导电磷化镍（NP）为载体，合理地设计和制备了一种Fe，V基双金属复合纳米片。所获得的分级纳米复合材料（表示为FeVOx/NP）被评估为模型催化剂，通过进行原位X射线吸收光谱和57Fe原位穆斯堡尔谱测量来深入了解作为高活性OER位点的铁基物种。

研究发现，高价Fe4+物种只能在FeVOx/NP纳米复合材料的OER过程中检测到，而非铁对应物本身。再加上钒和铁对应物的OER活性远不如FeVOx/NP复合物，研究证实所形成的高价Fe4+是高效OER的高活性物种。

正如密度泛函理论模拟所证明的，Fe和V金属的复合物被认为相对于其对应物导致水氧化的吉布斯自由能和理论超电势降低，其优异的OER性能具有极低的OER过电位（在500 mA cm–2时为290 mV）和非凡的稳定性（在100 mA cm–2中为1000 h）。

单原子Bi修饰铜合金实现电催化还原CO2为C2+产物的C-C偶联

单原子合金（SAA）催化剂最近已被探索用于促进各种多相催化，但其在涉及C-C偶联的二氧化碳（CO2）选择性电催化还原为多碳（C2+）产物方面仍缺乏研究。

研究人员报道了一种单原子Bi修饰的Cu合金（表示为BiCu-SAA）电催化剂，它可以有效地调节CO2还原为C2+产物的选择性，而非以前的C1产物。

与纯铜纳米颗粒或Bi纳米颗粒修饰的Cu纳米复合材料相比，BiCu-SAA催化剂表现出显著优异的C2+产物选择性，最佳法拉第效率（FE）为73.4%，且在流动池系统下，其结构和性能可以在400mA cm-2的电流密度下很好地保持。

基于原位表征和密度泛函理论计算，研究组发现BiCu-SAA在电催化反应过程中有利于CO2的活化和随后的C-C偶联，这应该是其优异C2+选择性的原因。

*相关内容请以英文原文为准

相关论文信息：

https://doi.org/10.1021/jacs.3c02288

https://doi.org/10.1002/anie.202303048

转自：“小柯化学”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！