电催化二氧化碳制备多碳醇燃料获突破

中国科学技术大学教授俞书宏课题组与多伦多大学教授Sargent课题组在电催化二氧化碳制备多碳醇燃料方面取得突破性进展，首次提出在二氧化碳的电还原过程中，通过调控碳—碳偶联“后反应”步骤，抑制烯烃产生实现高效多碳醇转换，为高能量密度液体醇燃料（发动机燃料）的选择性制备提供了新的设计思路。该成果近日发表于《自然—催化》。

研究人员利用密度泛函理论模拟预测核—壳（硫掺杂铜—空位铜）纳米结构有利于二氧化碳还原过程中反应路径的选择，通过抑制乙烯的产生从而促进电化学合成多碳醇。合作团队通过胶体成核方法，合成了一种缺陷可控的硫化亚铜纳米晶，之后再利用原位电化学还原方法，成功研制了一种新型核—壳—空位铜纳米催化剂。

他们利用流动电解池设备解决了二氧化碳传质限制，促使这一核—壳—空位铜纳米催化剂的多碳醇法拉第转换效率达到32%、转换速率超过120毫安平方厘米，是目前国际上报道的最高电流密度。核—壳—空位铜的醇/烯烃产物比例是相应的纯铜催化剂的6倍以上。该研究为今后设计有效电催化剂合成多碳醇类燃料提供了新思路。