高圧in Situ光学および反応性調査によるCuのCOカバーとCO電還元の相関
Jiajie Hou1, Xiaoxia Chang2, Jing Li1
1State Key Laboratory of Chemical Engineering, Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing100084, China.
この研究では,銅 (Cu) 触媒のCO還元反応 (CORR) 中の一酸化炭素 (CO) 含有量を定量化しています. 発見は,COカバーが製品選択性に影響し,より高いカバーで酸素酸を好むことを示しています.
科学分野:
- 電気化学
- 表面科学
- カタリシス
背景:
- 銅 (Cu) に対する一酸化炭素還元反応 (CORR) のメカニズムは,特に絶対一酸化炭素 (CO) の表面覆いに関する役割については,まだ完全に理解されていません.
- 関連する電気触媒条件下でのCO 覆い面の定量化は,COR 経路の解明に不可欠です.
研究 の 目的:
- Cu電触媒の CO の絶対上限と飽和範囲を決定する.
- COの範囲がCORの活動と製品選択性に与える影響を調査する.
- 高圧のCOで新たな反応メカニズムを探求する.
主な方法:
- オーダーメイドのスペクトロエレクトロケミカルセルで表面強化赤外線スペクトロスコーピー (SEIR) を利用し,COの範囲を測定した.
- 60bargまでのCO圧力と大気圧で動作する.
- 異なるCO圧力下でのCOR活動と製品配送 (C2+製品) を決定した.
主要な成果:
- 電気触媒条件下では,0.05の単層でCOカバーの上限と約0.25の単層で飽和カバーを確立しました.
- 吸収されたCOに関してC2+製品の反応順序は単位以下で,CO結合が速度決定的ではないことを示している.
- 増加したCOカバーは,エチレンよりも酸素酸 (例えば,アセテート) への選択性をシフトさせ,エタンやエチレングリコールなどの珍しい製品の検出につながった.
結論:
- この研究は,CORRにおけるCO2のカバー率の最初の絶対的な定量化を提供している.
- COカバーはCORRの選択性に大きく影響し,より高いカバーは酸化物の形成を好みます.
- 高圧のCOは新しいC−C結合経路を容易にし,予期せぬ製品の形成につながります.
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