研究者は、単一のエネルギーでジメチルカーボネートの対電気合成を実現します。

Oct 22, 2023

2023 年 2 月 2 日

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中国科学院、Liu Jia 著

通常、膜分離器を備えた従来の電気化学セルでは、陰極 CO2 還元反応 (CO2RR) の生成物は通常、還元された形になります。 陽極 O2 の進化は、製品範囲をさらに拡大する役割を果たしません。

炭酸ジメチル (DMC、CH3OCOOCH3) は、環境に優しい化学原料です。 DMC の収束対電気合成は、DMC 製造にとって重要な革命を表します。

『Energy & Environmental Science』誌に掲載された研究で、中国科学院福建省物質構造研究院のZhu Qilong教授のグループが率いる研究グループは、CO2用のNi単一原子触媒(Ni SAC)を報告した。 CO への変換と DMC の収束対電気合成。

研究者らは、収束対電気合成が陽極のハロゲン化物イオン酸化反応と陰極のCO2RRを結び付けて、DMC合成の重要な中間体を生成することを発見した。 この変換中に、効率的な陰極 CO2 から CO への変換が主要な役割を果たし、電極触媒のマイクロナノ構造を制御する多大な努力を引き起こします。

また、1 つの軸方向の酸素原子と 4 つの平面状の窒素原子を介して結合したユニークなサイト配位構造を持つデュアルチャネル超構造 Ni SAC が制御可能に構築され、CO2 から CO への変換に優れた性能を提供し、排他的な達成を達成できることも明らかにしました。高いファラデー効率 (FE) と優れた安定性を備えた部分電流密度。

CO 生成のための五配位 Ni SAC の原子からナノスケール、顕微鏡レベルの操作により、CO2 から DMC の収束対電気合成が先駆的に実行され、DMC の高い FE が実現されました。

このメカニズムの研究により、このような軸方向の酸素配位構造が、重要な *COOH 中間体の生成と H2O と CH3OH の解離のエネルギー障壁を低下させ、収束対電気合成を加速するのに役立つことが明らかになりました。

この研究は、革新的な収束対電気合成の概念実証が CO2 利用分野に新たな地平を切り開く可能性があることを示唆しています。

詳しくは： Xiaofang Li et al、軸方向酸素配位ニッケル単原子触媒の上部構造の設計によって可能になる二酸化炭素からのジメチルカーボネートの収束対電気合成、エネルギーと環境科学 (2022)。 DOI: 10.1039/D2EE03022E

雑誌情報:エネルギーと環境科学

中国科学院提供