电化学CO2还原反应（CO2RR）为储存间歇性可再生电力提供了一条很有前途的途径，但当前的CO2RR研究主要是在碱性/中性电解液中进行的，反应期间催化剂表面的局部pH值大于7，导致CO2通过碳酸氢盐/碳酸盐的形成而流失。电化学CO还原反应（CORR）在CO2还原为CO之后，采用两步级联过程，克服了这一问题。在转化为C1-C3产品中，C3醇正丙醇（n-propanol）因其高能量密度和高辛烷值而特别理想。然而，目前通过CORR电合成正丙醇的选择性、产率和稳定性仍然很低，远远低于实际应用的要求。基于此，加拿大多伦多大学Edward H. Sargent院士（通讯作者）等人报道了一种使用计算筛选确定的催化剂，即银-钌共掺杂铜（Ag-Ru-Cu）催化剂。通过实验测试发现，Ag-Ru-Cu催化剂具有高选择性、产率和稳定性，适用于正丙醇电合成。Ag-Ru-Cu催化剂同时促进了多种碳-碳偶联、稳定了C2中间体并促进了CO吸附，从而改进了正丙醇的电合成。当利用该催化剂进行CORR合成正丙醇时，在局部电流密度为111±9 mA cm-2下，正丙醇的法拉第效率（FE）为37%±3%，在300 mA cm-2下进行正丙醇电合成时与总电流密度高于100 mA cm-2和100 h稳定时报告的值相比，提高了两倍以上。作者进一步展示了在Ag-Ru-Cu催化剂上将正丙醇电合成的规模达到15 cm2时，其正丙醇FE值为36%±3%、C2+ FE值为93%，单次CO转化率高达85%。此外，作者还对该系统项目盈利能力进行了技术经济分析。Efficient electrosynthesis of n-propanol from carbon monoxide using a Ag-Ru-Cu catalyst. Nat. Energy, 2022, DOI: 10.1038/s41560-021-00967-7.https://doi.org/10.1038/s41560-021-00967-7.
