ACS Catal:在Cu电极上的CO还原反应机理
纳米技术 纳米 2020-11-13

Cu的界面能够有效的进行电化学,将CO2、CO转化为C2+物种。虽然目前碱性环境中Cu界面上进行电化学还原的反应得到较深入的研究,系统性的对pH相关的催化反应中,界面Cu催化物种仍未得到深入研究。有鉴于此,特拉华大学Bingjun Xu等报道,在强碱性电解条件中,通过Raman光谱表征Cu界面上的CO吸附强弱变化规律情况,在近中性pH 8.9电解液中,未见界面上CuOx/(OH)y吸收峰,当电解液的碱性提高,起始电压向正向移动,同时吸附CO物种的结构由顶部吸附(COatop)变为桥状吸附(CObridge)。其中CO在只以顶部吸附的结构中,没有邻位含氧吸附碳物种;然而CObridge结构一般对应于界面上存在含氧吸附物种。

本文要点:

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在各种电催化过程中,Cu、Cu氧化物界面物种都非常类似,但是CO吸附显示之间有明显区别,展示了CO电极吸附过程中催化剂界面微结构的影响。在-0.4 VRHE条件中,当电解液碱性提高,CO还原产物的C2+物种选择性提高,该过程中和界面含氧物种有关。但是,界面上是否含有Cu物种的含氧物种相关信号并不能作为催化活性预测,因为Cu电极界面上的微环境可能有所区别。本文工作展示了还原电极电势中,界面Cu物种、电解液pH需要特别注意。

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参考文献

Xiaoxia Chang, Yaran Zhao, and Bingjun Xu*, pH Dependence of Cu Surface Speciation in the Electrochemical CO Reduction Reaction, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c03108

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03108


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