Cobalt(II) tetraphenylporphyrin trapped in the pores of Cu2O to enhance the C2+ selectivity towards acidic CO2 electroreduction

催化作用 选择性 四苯基卟啉 化学 串联 化学工程 纳米孔 无机化学 光化学 法拉第效率 电化学 纳米技术 材料科学 有机化学 物理化学 卟啉 电极 工程类 复合材料
作者
Yuda Wang,Qingqing Cheng,Hui Zhang,Lushan Ma,Hui Yang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:492: 152254-152254 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.152254
摘要

Achieving the high selectivity of multicarbon (C2+) products during the acidic CO2 electroreduction remains a formidable challenge due to the serious hydrogen evolution reaction. Herein we report a Cu-based tandem catalyst by implanting molecular cobalt(II) tetraphenylporphyrin (CoTPP) into a porous Cu2O (Cu2O-CoTPP) for improving the C2+ selectivity in acidic media. Specially, CoTPP, as a CO-selective catalyst, is predominantly trapped in the nanopores of Cu2O with the assistance of negative-pressure ultrasonic. The CO2-CO and CO-C2+ tandem catalysis on Cu2O-CoTPP, cooperating with the pore confinement effect of porous Cu2O, boosts the local CO concentration and *CO coverage on Cu sites, evidenced by in-situ Raman spectra and finite element simulations. As a result, Cu2O-CoTPP attains a C2+ Faradaic efficiency of 91.2 % at an industrial-level current density of 800 mA/cm2 in an acidic environment (pH = 1.9), higher than the one (70.6 %) on pristine Cu2O. Meanwhile, such a tandem catalyst obtains a high single-pass carbon efficiency of 52.6 % and the good catalytic stability of at least 20 h. This study offers a spatially-confined Cu-based tandem catalyst for selective C2+ production, presenting the promising application in acidic environments.
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