断断续续的关系是可再生的太阳能燃料的关键
他们说最好有一些特别的和失去比从来没有它。谁会想到这一观点适用于金属氧化物催化剂?根据劳伦斯伯克利国家实验室的科学家们(伯克利实验室)和加州理工学院,曾与氧结合铜是在将二氧化碳转化为可再生燃料比铜没有绑定到氧气。
现在为他们的研究,发表在《ACS催化,科学家们对工作进行x射线光谱太阳能燃料发电机原型证明由氧化铜催化剂比纯粹metallic-origin催化剂在生产乙烯、碳气体和大量的工业应用——即使没有检测到氧原子的催化剂。
“许多研究人员已经表明oxide-derived铜催化剂更擅长制造燃料产品从二氧化碳;然而,有争论为什么发生这种情况,”研究负责人沃尔特Drisdell说伯克利实验室的化学家和成员联合中心人工光合作用(JCAP)。JCAP的任务是开发高效、太阳能技术,可以将大气中的二氧化碳转化成石油替代燃料。Drisdell和他的同事们说,他们的发现是一个重要的朝着这个目标前进。
他解释说,在操作条件下燃料代——包括将二氧化碳转化为一氧化碳然后建立烃链——copper-bound氧气自然枯竭的催化剂。然而,一些研究人员认为,少量的氧气留在金属结构,这是提高效率的来源。
解决争议的,团队带来了气相色谱法(GC)系统x射线beamline实时检测乙烯生产。“我们的合作者从帕萨迪纳市加州理工学院的开车一路GC和安装在帕洛阿尔托的x光设备,“秀香港Lee说,伯克利实验室的博士后研究员和研究的联合作者。“,我们表明,之间没有相关性的氧气在催化剂(氧化)和乙烯生产的数量。所以,我们认为oxide-derived催化剂是好的,不是因为他们剩余氧气而减少一氧化碳,而是因为去除氧的过程创建一个金属铜结构更好地形成乙烯。”
研究小组进一步表明,尽管oxide-derived催化剂的效率减弱随着时间的推移,它可以定期“重新激活”re-adding re-removing氧气在一个简单的维护过程。他们的下一步是设计一个fuel-generating细胞可以用x光散射仪器操作,允许他们直接映射结构的变化虽然将一氧化碳转化为乙烯催化剂。
参考
秀香港李,伊恩·沙利文大卫·m·拉尔森Guiji Liu弗朗西斯卡·m·托马城乡,沃尔特·s . Drisdell。关联的氧化态和表面区域活动从Operando研究铜Gas-Fed设备有限公司电解还原催化剂。ACS催化,2020;10 (14):8000DOI: 10.1021 / acscatal.0c01670
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