#读懂科学#纳米尺度“富集效应”增强电催化CO?还原性能新策略

近日，中国科学技术大学高敏锐课题组和俞书宏团队设计了系列具有“富集”效应的纳米催化剂，结合流动电解池的合理设计，成功实现了CO?到目标产物的高选择性转化。相关工作在线发表在近期《德国应用化学》和《美国化学会志》杂志上。

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【#读懂科学#纳米尺度“富集效应”增强电催化CO?还原性能新策略】

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A. 纳米针尖“近邻效应”促进CO?电还原过程
研究人员提出纳米针尖的“近邻效应”促进CO?电还原过程，通过智能微波反应器的高通量筛选，制备了硫化镉纳米针阵列结构。流动电解池测试表明这种结构可实现95.5%的一氧化碳法拉第效率和212 mA cm-2的部分电流密度。该成果以“High-Curvature Transition-Metal Chalcogenide Nanostructures with a Pronounced Proximity Effect Enable Fast and Selective CO? Electroreduction”为题在线发表在《德国应用化学》杂志上(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, DOI: 10.1002/ange.201912348) ，并被选为“卷首插画”论文。 B. 纳米空腔“限域效应”促进CO?电还原过程
除了利用纳米多针尖的“近邻效应”实现对目标离子的富集外，高敏锐课题组和俞书宏院士团队进一步提出利用纳米空腔的“限域效应”来富集反应中间体，实现CO?到多碳燃料的高效率转化。该研究成果以“Protecting Copper Oxidation State via Intermediate Confinementfor Selective CO? Electroreduction to C?+ Fuels”为题在线发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, DOI: 10.1021/jacs.0c01699）。
研究者先后利用纳米针尖的“近邻效应”和纳米空腔的“限域效应”实现了对目标离子及中间产物的富集，从而推动二氧化碳向目标产物的高效率转化。这种新的设计理念为今后相关电催化剂的设计和高附加值碳基燃料的合成提供了新的思路。
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