연구원들은 단일 물질로 디메틸 카보네이트의 쌍 전기 합성을 실현했습니다.

Oct 22, 2023

2023년 2월 2일

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작성자: Liu Jia, 중국과학원

일반적으로 멤브레인 분리기가 있는 전통적인 전기화학 전지에서 음극 CO2 환원 반응(CO2RR)의 생성물은 일반적으로 환원된 형태입니다. 양극 O2 진화는 제품 범위를 추가로 확장하는 데 아무런 역할을 하지 않습니다.

디메틸 카보네이트(DMC, CH3OCOOCH3)는 환경 친화적인 화학 공급원료입니다. DMC의 수렴 쌍 전기합성은 DMC 생산에 중요한 혁명을 나타냅니다.

에너지 및 환경 과학(Energy & Environmental Science)에 발표된 연구에서, 중국과학원 푸젠성 물질 구조 연구 연구소의 Zhu Qilong 교수 그룹이 이끄는 연구 그룹은 CO2-에 대한 Ni 단일 원자 촉매(Ni SAC)를 보고했습니다. CO로의 전환과 DMC의 수렴쌍 전기합성.

연구진은 수렴쌍 전기합성이 양극 할로겐화물 이온 산화 반응과 음극 CO2RR을 결합하여 DMC 합성을 위한 핵심 중간체를 생성한다는 사실을 발견했습니다. 이 전환 과정에서 효율적인 음극 CO2-CO 전환이 지배적인 역할을 하여 전기촉매의 마이크로 나노구조를 제어하려는 많은 노력을 불러일으킵니다.

그들은 또한 하나의 축 산소 원자와 4개의 평면 질소 원자를 통해 결합된 독특한 위치 조정 구성을 가진 이중 채널 상부 구조 Ni SAC가 제어 가능하게 구성되고 CO2에서 CO로의 전환을 위한 탁월한 성능을 제공할 수 있음을 밝혔습니다. 높은 패러데이 효율(FE) 및 부분 전류 밀도와 뛰어난 안정성을 제공합니다.

CO 생산을 위한 5배위 Ni SAC의 원자에서 나노 및 미시적 조작 덕분에 CO2로부터 DMC의 수렴쌍 전기합성이 선구적으로 수행되어 DMC의 높은 FE를 실현했습니다.

메커니즘 연구는 이러한 축방향 산소 배위 구성이 주요 *COOH 중간체 생성과 H2O와 CH3OH의 해리를 위한 에너지 장벽을 감소시켜 수렴 쌍 전기합성을 가속화하는 데 도움이 된다는 것을 밝혔습니다.

본 연구는 혁신적인 수렴쌍 전기합성의 개념 증명이 CO2 활용 분야에 새로운 지평을 열 수 있음을 시사합니다.

추가 정보: Xiaofang Li 외, 축 방향 산소 배위 니켈 단일 원자 촉매의 상부 구조 설계를 통해 가능해진 이산화탄소로부터 디메틸 카보네이트의 수렴 쌍 전기 합성, 에너지 및 환경 과학(2022). DOI: 10.1039/D2EE03022E

저널 정보:에너지 및 환경 과학

중국과학원 제공