プラズモニック・シルバー・キャソードでの二酸化炭素削減の局所的なATR-SEIRAS

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• スペクトロスコーピー

背景:

• 銀 (Ag) カトドによるCO2減少のプラズモニック増強が観察されています.
• 基礎となるプラズモニックメカニズムは不明であり,熱的なものよりも光学的効果が確認されている.

研究 の 目的:

• Ag カソードでの CO2 還元時のプラズモニック増強メカニズムを解明する.
• 反応経路と表面種を調節する光の役割を調査する.

主な方法:

• 局所減弱全反射面強化赤外線吸収スペクトロスコーピー (ATR-SEIRAS) が使用された.
• Ge ATR結晶のスプッタリングされた薄膜Agカトドは,CO2飽和0.1MKHCO3で研究された.
• 測定は,暗闇と照明 (365 nm) の条件の両方で,さまざまなポテンシャルで行われました.

主要な成果:

• CO2を吸収されたCOに還元する初期ポテンシャルは,光と闇の両方で - 0. 25 V RHEでした.
• ガス状のCOの生成は -0.25V RHEで照明下では観測されたが,暗闇では -0.5V RHEまで観測され,光によるCO脱吸収が示された.
• 照明はHCO3の波数とピーク面積を直ちに増加させ,非熱的な光子効果を示唆した.

結論:

• 光は,アグの表面からCOの吸収を容易にすることで,CO2の減少を大幅に促進します.
• 局所的な表面プラズモン共鳴 (LSPR) は,局所的な電場を強化し,HCO3結合を強化し,局所的なpHを増加させます.
• このpHの上昇はH2の進化を抑制し,CO2の減少産物を促進する.