Nano Energy 通過將 CO2 還原與 CH3OH 氧化偶聯在 CuSn 合金上實現電合成甲酸鹽

在現有電催化劑收率低的情況下，通過同時進行CO2還原反應（CO2RR）和高效高附加值的有機氧化反應，在陰極和陽極電合成單一化學品是一種很有前途的方法。 基於此，天津工業大學盧通步教授等首次報道了層狀雙官能CuSN合金電催化劑通過同時陰極CO2RR和陽極甲醇氧化（MOR）高效生產單一甲酸鹽，實現了3313 mol H-1 cm-2的甲酸鹽收率。

本文首次設計了一種具有獨特層次結構的Cusn合金雙功能電催化劑，可同時實現CO2還原和CH3OH氧化形成甲酸鹽。 由於CuSn合金奈米線在Cu泡沫上原位生長的多級結構，CuSn合金電催化劑可用作與CO2RR和MOR耦合的陰極和陽極，以提供超過100 mA cm-2的高電流密度和接近100%的甲酸鹽法拉第效率（Fe）。

此外，通過將 CO2RR 與 MOR 偶聯來生產甲酸鹽只需要 2.61 kWh kgformate-1 功率輸入，而將 CO2RR 與傳統 OER 耦合所需的功率輸入為 446 kwh kgformate-1。操作拉曼光譜和密度泛函理論（DFT）計算結果表明，CuSN合金可以優化關鍵中間體*OCHO在CO2RR中的吸附，有助於顯著提高甲酸鹽的收率。 這項工作為使用單一雙功能電催化劑高效、低成本地工業電合成甲酸鹽提供了一種有吸引力的策略。

coupling co2 reduction with ch3oh oxidation for efficient electrosynthesis of formate on hierarchical bifunctional cusn alloy. nano energy,, doi: 10.1016/j.nanoen.2022.107277.