大量化石燃料的使用導致全球大氣二氧化碳的濃度不斷升高，通過電還原將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料是實現(xiàn)碳循環(huán)最有前景的途徑之一，有可能減少我們對化石燃料的依賴并減輕大氣污染。一些電催化劑，如貴金屬和銅基催化劑，已經(jīng)被證明能夠通過電還原二氧化碳生成甲醇，然而，同時在高電流密度和高法拉第效率(實際生成物與理論生成物的百分比)的條件下將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇仍然是一個挑戰(zhàn)。
針對這一挑戰(zhàn)，在“大科學裝置前沿研究”重點專項等的支持下，中國科學院化學所朱慶宮、韓布興研究組發(fā)現(xiàn)了硒化銅納米催化劑在二氧化碳電化學還原法生產(chǎn)甲醇過程中的出色表現(xiàn)，在285mV的低過電壓下，電流密度可高達41.5 mA·cm-2并且法拉第效率為77.6%。該電流密度比目前報道的電流密度高，并且甲醇生產(chǎn)的法拉第效率非常高。催化劑在反應中也非常穩(wěn)定，其中銅和硒在催化反應中具有良好的協(xié)同作用。這項工作據(jù)報告是首次以硒化銅為催化劑進行電化學還原二氧化碳。該研究工作也指出，其他一些過渡金屬硒化物也可以設(shè)計成為有效的電催化劑，用于二氧化碳的還原。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在《自然·通訊》(Nature Communications)上。
該研究工作為合理設(shè)計能夠產(chǎn)生高電流密度、高選擇性、高活性和高魯棒性的電催化劑奠定了基礎(chǔ)，對于二氧化碳電還原的大規(guī)模應用具有重要意義。
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