Angew.: 电流密度高达-55 mA cm-2!在膜电极组装电池中还原CO生产C3-C6酯

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近年来,电催化二氧化碳(CO2R)或一氧化碳还原(COR)合成多碳产物取得了巨大的进展,但是酯类的生成并没有太多的报道。乙烯酮(H2C=C=O)被认为是铜催化剂COR过程中形成的关键中间体之一,但其与水或氢氧根快速反应生成乙酸。基于此,新加坡国立大学Boon Siang Yeo课题组提出在COR过程中且在接近无水反应条件下稳定乙烯酮中间体以产生酯。

CO通常被认为是CO2电还原为多碳分子过程中形成的关键中间体,因此,在基于AEM的MEA中,CO2被用作原料。但是,从CO2R中没有检测到酯类物质,这可能是由于CO2诱导的较低的局部pH降低了CO-CO耦合的程度,从而得到了多碳中间体。因此,CO是本研究中电合成酯的必要原料。

因此,研究人员利用膜电极组装(MEA)电池,从COR中电合成C3到C6的酯,即乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯;这些酯类产品的法拉第效率(FE)为22%,部分电流密度高达-55 mA cm-2

机理研究表明,MEA阴极室中相对干燥的环境和高局部pH值在酯类的形成中起着关键作用,并且生成的酯类是通过乙烯酮(H2C=C=O)和CO还原过程中产生的醇的加成反应生成的。总的来说,该项研究说明了如何在乙醇的存在下通过还原CO来合成不同的酯,这可能是可持续生产酯的一种可行的合成策略。

Production of C3-C6 Acetate Esters via CO Electroreduction in a Membrane Electrode Assembly Cell. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI:10.1002/anie.202202859


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