深圳大学苏陈良教授和中科大吴宇恩教授Science Bulletin: CuO/Ni单原子串联催化剂用于提高CO2电催化的C2+产率

第一作者：Yu Zhang

通讯作者：苏陈良 教授  吴宇恩 教授

通讯单位：深圳大学, 中国科学技术大学

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背景介绍

串联电催化是针对多碳化合物 (C2+) 的有效电化学 CO2 还原反应 (CO2RR) 的新兴概念。这将 CO2-to-C2+ 的多个步骤分离为由单个催化剂催化的 CO2-to-CO 和 CO-to-C2+ 两个步骤，以提高法拉第效率 (FE)。然而，由于 CO 从生成地点到长距离消耗地点的质量传输限制，这种策略对于 C2+ 产品的高速率生产仍然存在挑战。

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本文要点

在此，深圳大学苏陈良教授和中国科学技术大学吴宇恩教授课题组合作，设计了 CuO/Ni 单原子串联催化剂，使独立催化 CO2-to-CO 和 CO-to-C2+ 的 Ni 和 Cu 催化位点紧密相邻，实现了 CO 的原位生成和快速消耗。CuO/Ni SAs 串联催化剂实现了特别高的 C2+ 产物分电流密度 (1220.8 mA/cm2)，同时仍保持出色的 C2+ 产物 FE (81.4%) 以及对乙烯 (FE 54.1%) 和乙醇 (FE 28.8) 的出色选择性%)，通过 CO2RR 实现多碳化合物的盈利生产。

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图文介绍

图1. CuO/Ni SAs的合成和结构表征分析

图2. 由不同质量比的CuO和Ni SAs/N-C组成的CuO/Ni SAs串联催化剂的CO2RR性能比较

图3. 用三种策略制备的串联催化剂电极的性能比较

图4.CuO/NiSAs串联催化剂在基于MEA的电解槽中的CO2RR性能

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论文信息

Yu Zhang, Peng Li, Changming Zhao, Gang Zhou, Fangyao Zhou , Qitao Zhang, Chenliang Su, Yuen Wu，Multicarbons generation factory: CuO/Ni single atoms tandem catalyst for boosting the productivity of CO2 electrocatalysis,Science Bulletin 67 (2022) 1679–1687.

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作者介绍

Yu Zhang 获得中国地质大学（北京）学士学位（2010 年）和博士学位。京都大学能源与碳氢化合物化学系博士学位 (2020). 现任深圳大学和中国科学技术大学联合博士后研究员。她目前的研究重点是用于 CO2 还原、氧气还原和析氧反应的电催化剂、器件和体系。

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导师介绍

苏陈良，教授，博士。1982年10月出生于浙江省。2005年6月毕业于浙江大学，获理学学士，2010年6月，毕业于浙江大学，获得理学博士学位。2010年8月至2015年2月在新加坡国立大学石墨烯及先进二维材料研究中心从事博士后研究工作。2015年入职深圳大学光电工程学院范滇元院士团队，被聘为教授。同年，入选深圳市海外高层次人才孔雀计划；2016年被遴选为博士生导师；2017年入选深圳大学“荔园优青”；2018年入选广东省特支计划科技创新青年拔尖；现为广东省二维材料工程中心副主任，教育部二维材料国际合作联合实验室学术带头人之一，主要从事二维材料光电特性调控及其催化、能源与器件应用研究。迄今为止，在国际著名期刊上Nature Energy，Nature Communications（3），Accounts of Chemical Research，Journal of American Chemical Society，Angew. Chem. Int.Ed.（2）， Material Horizons等共发表高水平学术论文40余篇。研究成果多次被Nature、Nature Chemistry、Nature Communication、 Chemical Reviews等国际一流刊物引用或重点评述，总引用1000余次，其中四篇入选ESI高被引论文，单篇最高引用270余次。当前主持国家自然科学基金一项，广东省教育厅项目一项，深圳市基础研究项目一项，孔雀技术创新项目一项；为深圳市孔雀团队的Co-PI。

http://icoe.szu.edu.cn/plus/view252f.html?aid=1412

吴宇恩，中国科学技术大学应用化学系教授，中国科学技术大学第一附属医院兼职教授，博士生导师，教育部长江特聘教授。近些年来专注于单原子、团簇催化剂的理性设计及其工业化应用探索。

2015年获基金委优秀青年基金资助，2017年获国家重点研发计划纳米专项青年项目资助并任首席，2017年获得中组部青年拔尖人才资助，2018年获得中国化学会纳米化学新锐奖，2019年获得中国化学会青年化学奖，2020年获得霍英东青年教师奖。近年来，以通讯作者在国际主流期刊发表学术论文100余篇，包括Nat. Catal. 3篇，Nat. Commun. 5篇、J. Am. Chem. Soc. 9 篇、Angew. Chem. Int. Ed. 12篇，Adv. Mater 5篇，PNAS 1 篇，Joule 1篇，Chem 2篇，Energy. Environ. Sci. 1篇等，论文总引用14000余次。2020-2021年入选科睿唯安高被引科学家。目前担任期刊Science Bulletin副主编，Science China Materials编委，Small Methods 客座编辑（单原子催化专刊），无机化学学报青年编委。Chemical Research in Chinese Universities 青年编委，内燃机协会燃料电池分会委员。

详情可见课题组主页：

http://staff.ustc.edu.cn/~yuenwu/#/index

转自：“我要做科研”微信公众号

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