该团队在优化铜基催化剂的基础上,通过调节电极的疏水性来增加CO的扩散速率,有效促进了CO分子在铜基催化剂表面的C-C偶联过程。通过利用H2O作还原剂,在常温常压的温和条件下实现了CO高选择性地电催化生成乙烯。CO电催化还原到乙烯的法拉第效率高达52.7%。相比于传统费托合成,该过程完全没有CO2的生成,基于CO转化计算,生成乙烯的选择性在70%左右,这打破了费托合成中C2产物30%的选择性限制。同时,该团队与苏海燕研究员、张东辉院士等合作,结合DFT理论计算研究了反应活性位和反应过程,对比生成乙烯和乙醇的反应中间体和路径,发现Cu(100)晶面是最有利于CO电转化生成乙烯的活性位,这为后续催化剂的设计指明了方向。
相关研究成果以通讯形式发表于《德国应用化学》上,并被选为热点文章“Hot Paper”。上述工作得到了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院前沿科学重点研究项目、中科院洁净能源创新研究院合作基金项目、教育部能源材料化学协同创新中心(2011·iChEM)的资助。