استفاده از کاتالیست های حاوی نیکل برای تولید محصولات چند کربنی

تست امکان استفاده از کاتالیست و کاتالیزورهای حاوی نیکل برای تولید محصولات چند کربنی و هیدروکربن‌های زنجیره بلند با کاهش الکتریکی CO₂ با استفاده از کاتالیزورهای نیکل قطبی شده در شیمی مواد. کاهش الکتریکی CO₂ که توسط جریان الکتریکی هدایت می شود، می تواند برای تولید پایدار سوخت های سنتزی استفاده شود. تاکنون فقط مواد مبتنی بر مس برای کاتالیز کردن و تشکیل محصولات چند کربنه استفاده شده است و البته محدود به مولکول‌های C₂ یا C₃.

Abstract

The electroreduction of CO₂, driven by renewable electricity, can be used to sustainably generate synthetic fuels. So far, only copper-based materials have been used to catalyse the formation of multicarbon products, albeit limited to C₂ or C₃ molecules. Herein, we disclose that inorganic nickel oxygenate-derived electrocatalysts can generate linear and branched C₃ to C₆ hydrocarbons with sustained Faradaic efficiencies of up to 6.5%, contrasting with metallic nickel, which is practically inactive. Operando X-ray absorption spectroscopy, electrochemical CO stripping and density functional theory pinpoint the presence of stable, polarized Ni^δ+ active sites associated with Ni–O bonds, which bind CO moderately. The reduction of selected C₁ molecules and density functional theory simulations suggest that the Ni^δ+ sites promote a mechanism reminiscent of the Fischer–Tropsch synthesis: COOH + CH_x coupling followed by successive CH_x insertions. Our results disclose atom polarization to be the key that prevents the CO poisoning of nickel and enables CO₂ reduction to a wider pool of valuable products.