摘要:中國石油大學 (華東) 化學化工學院孔燦團隊在《 化工進展 》發表論文《 聚苯胺增強氧化亞銅催化二氧化碳還原 》,該研究制備了聚苯胺改性金屬有機框架衍生電極,明確氧化亞銅是電還原二
中國石油大學 (華東) 化學化工學院孔燦團隊在《化工進展》發表論文《聚苯胺增強氧化亞銅催化二氧化碳還原》,該研究制備了聚苯胺改性金屬有機框架衍生電極,明確氧化亞銅是電還原二氧化碳制乙烯的核心活性物質,在特定電壓下乙烯法拉第效率達 38%,為碳減排與高價值燃料合成提供了高效解決方案。

面對溫室氣體排放引發的環境問題,利用可再生能源將二氧化碳轉化為高價值化學品成為碳減排關鍵路徑。乙烯作為石油化工核心原料,通過二氧化碳電還原合成乙烯具有重要經濟與環境價值,但該過程存在 C-C 耦合效率低、催化劑性能不足等技術瓶頸。
團隊創新構建了 mCu/PANI 自支撐電極,通過聚乙烯吡咯烷酮改性金屬有機框架,形成豐富多級孔結構,助力二氧化碳擴散;聚苯胺中間層不僅促進銅離子向亞銅離子轉化,其強電子基團還加速了電子傳輸。材料表征顯示,該電極中氧化亞銅(111)晶面結晶度高,利于一氧化碳二聚化反應。
電化學測試表明,在 - 0.98V(vs. RHE)電壓下,該催化劑的乙烯分電流密度達 - 8.5mA/cm²,且連續 10 小時運行后仍能保持 33% 以上的乙烯法拉第效率,穩定性優異。密度泛函理論計算證實,聚苯胺可調節氧化亞銅的 d 帶結構,提升二氧化碳吸附量并降低 C-C 耦合反應能壘。
該研究通過結構設計與性能優化,突破了傳統銅基催化劑的局限,為高效二氧化碳電還原催化劑的開發提供了新思路,對推動 “雙碳” 目標下的碳資源循環利用具有重要意義。
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