电化学还原一氧化碳（CO）已成为一种获得高价值的多碳产品（如醋酸）的潜在途径，但是生产醋酸（以醋酸盐的形式）的活性和选择性仍然比较低，其中醋酸是各种聚合物、溶剂、药品和食品制造过程中常见的化学试剂。基于此，复旦大学郑耿锋教授和徐昕教授（共同通讯作者）等人报道了一种原子有序的铜-钯金属间化合物（CuPd），其由高密度的CuPd对组成，作为催化位点可丰富表面*CO覆盖，稳定乙烯酮作为关键的醋酸途径中间体并抑制析氢反应，从而显著促进醋酸盐的形成。在文中，作者首先通过硼氢化钠（NaBH4）化学还原Cu和Pd盐来合成CuPd催化剂，然后在H2气氛中退火，形成原子有序结构。实验测试发现，CuPd催化剂使CO电还原为醋酸盐的法拉第效率（FE）高达70±5%，醋酸盐的偏电流密度高达425 mA cm-2。在膜电极组装条件下，CuPd催化剂在电流密度为500 mA cm-2下，具有500 h稳定的的CO转化为醋酸盐，醋酸盐法拉第效率（FE）稳定在50%左右。原位光谱研究和密度泛函理论（DFT）计算表明，高密度Cu-Pd对作为催化位点增强了表面*CO的吸附和覆盖率，并稳定了乙烯酮中间体，从而极大的促进了醋酸盐的产生。高醋酸盐选择性可归因于CuPd催化剂中高度有序的Cu-Pd对，利用原位技术进一步揭示了有关催化剂表面的原子尺度信息。此外，催化剂表面附近的局部微环境也会影响醋酸盐的形成。总之，该研究表明合理有序的活性位点结构可以有效地调整中间体吸附，有利于将CO2转化为具有商用相关性能指标的增值化学品。Selective CO-to-acetate electroreduction via intermediate adsorption tuning on ordered Cu-Pd sites. Nat. Catal., 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00757-8.
https://doi.org/10.1038/s41929-022-00757-8.
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