电化学 CO₂ 还原反应 (CO₂RR) 分子催化剂的活性和选择性受到电极/电解质界面感应电场的影响。

近日，PSL研究大学Maria Gómez-Mingot，Marc Fontecave，索邦大学Carlos M. Sánchez-Sánchez提出了一种新颖的电解质固定方法，通过用咪唑阳离子有机层使电极表面带正电来控制该界面的电场，这显着有利于CO₂转化为甲酸盐，抑制析氢反应，并降低工作电池电压。

文章要点

1）这些结果得到了我们之前的 DFT 计算的充分支持，该计算研究了溶液中咪唑鎓阳离子在模型分子催化剂催化下将 CO₂ 还原为甲酸盐的机理作用。

2）这种基于碳电极上咪唑共价接枝的智能电极表面概念已成功扩大规模，可在使用流通池配置的咪唑改性碳基气体扩散电极上在工业相关条件（100 mA cm⁻²）下运行，其中CO₂ 转化为甲酸盐的过程在酸性水溶液中进行，以避免形成碳酸盐，并由溶液中的模型分子 Rh 络合物催化。

3）在同一电极上循环累积总共 9000 C 的电荷后，甲酸盐生产率达到最大值 4.6 g_HCOO− m⁻² min⁻¹。在连续长期的 CO₂ 电解中，恒定的甲酸产量和咪唑修饰的阴极没有显着的微观变化证实了咪唑有机层在 CO₂RR 操作条件下的高稳定性。

参考文献

Elli Vichou, et al, Smart Electrode Surfaces by Electrolyte Immobilization for Electrocatalytic CO2 Conversion, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c13315

https://doi.org/10.1021/jacs.3c13315