JACS：Pd单原子调控Cu电催化还原CO制备乙酸

天津大学JACS：Pd单原子调控Cu电催化还原CO制备乙酸

电催化还原CO是符合可持续发展需求的一种制备乙酸路径，电催化还原CO生成乙酸的催化剂需要控制多个质子化步骤。有鉴于此，天津大学巩金龙教授、张鹏教授等报道合成了Cu纳米片载体修饰原子分散Pd，实现了调控关键中间体的质子化。           

本文要点

1）Pd位点具有合适的水分子活化能力，能够增强相邻Cu位点上的*CO中间体质子化，通过同位素效应研究发现该步骤是反应决速步。催化剂能够促进*COH-*CO偶联反应。由于空间效应和电子调控作用，Pd位点在*COH-*CO偶联反应中选择性的将C-OH官能团质子化，随后生成的*CCO中间体能够选择性生成乙酸。而且能够阻碍竞争HER反应。           

2）在-0.78V过电势，生成乙酸的法拉第效率达到59.5%。当过电势为-0.86V，得到最大的部分电流密度（286mAcm-2）。*好的催化剂构筑膜电解槽，在100mAcm-2电流密度能够稳定工作500h。           

这项工作开发了CORR选择性的新机理，能够同时的调节催化剂的质子提供位点的电子性质和结构性质。Pd位点能够调控*COH-*CO的电荷密度，导致电荷积累在C=O官能团，容易与质子反应，*COH-*CO生成*CCO。反应路径更容易生成乙酸。     

参考文献：

Shuying Li, Gong Zhang, Xiao Ma, Hui Gao, Donglong Fu, Tuo Wang, Jianrong Zeng, Zhi-Jian Zhao, Peng Zhang*, and Jinlong Gong*, Atomically Isolated Pd Sites Promote Electrochemical CO Reduction to Acetate through a Protonation-Regulated Mechanism, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c11276

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11276