凯斯西储大学Burcu Gurkan等研究[EMIM][BF₄]离子液体和水在电催化还原CO₂制备CO反应中的机理、反应能量、电催化活性。

本文要点

（1）

作者通过电化学伏安法、原位Raman增强光谱、DFT理论计算，发现当CO₂分子捕获在[EMIM]⁺和电极表面之间，发现由于阳离子取向方向的改变，CO₂能够在更低的过电势实现活化。

（2）

在界面上，当水的浓度达到0.5 M，没有对电催化反应的法拉第效率产生明显影响，这个现象与H₂O分子能够提供质子的能力不一致。但是H₂O分子能够提供氢键，反应中的质子来自[EMIM]⁺。此外，研究发现酸性不同的有机醇能够调节界面氢键网络结构，从而降低CO₂还原的能量。这种氢键能够抑制界面产生非活性碳酸中间体物种，因此保持[EMIM]⁺的催化活性。这种调节界面氢键网络的能力有助于发展新型离子液体电催化反应。

参考文献

Oguz Kagan Coskun, Zeynep Bagbudar, Vaishali Khokhar, Saudagar Dongare, Robert E. Warburton, and Burcu Gurkan*, Synergistic Effects of the Electric Field Induced by Imidazolium Rotation and Hydrogen Bonding in Electrocatalysis of CO₂, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c05172

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05172