来源:X-MOL
控制电化学还原 CO2(eCO2RR)中的产品选择性和调调性对于实现 CO 和合成气的大规模生产作为碳中和原料至关重要。这里,我们引入一种镧系(Ln)导向的策略。我们证明了不同的 Ln-oxide 掺杂剂表现出明显的 4f 来源电子效应,CO 的选择性从 Ce 增加到 Eu,然后向 Tm 方向下降。这种依赖于硫化苯的掺杂调制使得在工业相关电流密度下实现卓越性能,Ag95Eu5 在 100 mA/cm2 时能提供基准的一氧化碳产生(CO 选择性=96%,碳利用率≈70%,电流密度=500 mA/cm²),而 Ag95Ce5 在 100 mA/cm2 时生成的可调合成气,H2/CO 比分别为 2.1,在 500 mA/cm2 时均为 1.5。密度泛函理论(DFT)表明,Eu-氧化物掺杂通过占据的 4f 轨道向 Ag100 块体体提供界面电子密度,略微提升局部费米级电子密度,稳定*COOH 和*CO 中间体,降低 eCO2RR 能量障碍,促进 CO 形成。相比之下,Ce-氧化摻杂产生一个电子缺失界面,与位于费米能级以上的未被占领的 4f 态形成,削弱*CO 结合,进而促进合成气的产生。我们的研究确立了利用 Ln 氧化物调制催化剂电子结构的应用,从而形成了一个高度多功能且可调的催化系统。