改变铜的物理结构和化学性质,粒径、表面形态、成分或晶面,能够控制二氧化碳电化学还原产物的选择性。但是,这些修饰通常会导致活性表面积的变化,从而导致几何电流密度和局部pH值的差异,这也被证明是观察到的选择性变化的关键因素。有鉴于此,西安交通大学任丹研究员研究五种具有相同粗糙度度的铜基催化剂在H型电解池的电化学还原二氧化碳性能,并且将传质和局部pH值的影响与晶面的影响解耦。
发现CuO衍生催化剂是C-C偶联的最佳催化剂。在-1.07 V vs.RHE下,C2+产物的法拉第效率达到44.3 %,部分电流密度为-10.8 mA cm-2。*OH的电化学吸附表明,铜催化剂的C2+产物选择性与五种催化剂的Cu(100)/Cu(110)比值呈正相关。
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此外,原位拉曼光谱表明,低频线性CO(LFB-CO)的百分比随着C-C耦合效率的增加而增加,这是因为Cu(100)晶面吸附的*CO。
参考文献
Zi-Hao Zhao, Dan Ren, Unravelling the Effect of Crystal Facet of Derived-Copper Catalysts on the Electroreduction of Carbon Dioxide under Unified Mass Transport Condition, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202415590
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202415590