中国科学技术大学高敏锐课题组通过原位还原铜硝石,研制了一种具有高密度堆垛层错的衍生铜催化剂。堆垛层错作为结构缺陷使铜的d带中心上移,增加d电子向CO的 2π*反键轨道的捐赠作用,从而加强*CO的吸附,提高*CO覆盖度。这种高* CO覆盖度促使反应通过*CO-COH→*C=C=O途径向乙酸转化(图1)。相关成果近日以Gerhardtite as a Precursor to an Efficient CO-to-Acetate Electroreduction Catalyst为题发表在《美国化学会志》上。
一氧化碳还原性能测试结果表明,在100-500 mA cm-2的电流密度范围内,堆垛层错铜催化剂对乙酸产物都具有非常高的选择性。值得一提的是,在400 mA cm-2下,堆垛层错铜催化剂对乙酸产物的选择性达到56%;而在相同条件下,商业铜催化剂的乙酸选择性仅为31%。该堆垛层错铜催化剂在持续电解40小时后可以生产68.3 mmol的乙酸盐(图2)。