了解电催化CO2降低中的潜在和阴离子效应在全基保护Ag15纳米集群中的作用
Yuping Chen1, Xia Zhou2, Xunying Liu3
1School of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing Key Laboratory of Chemical Theory and Mechanism, Chongqing University, Chongqing 401331, China.
通过应用电位和离子,在银纳米集群上增强了电化学CO2的减少. 这些因素促进了二氧化碳的激活和选择性,大大提高了二氧化碳转化的催化性能.
科学领域:
- 催化剂
- 电化学
- 材料科学
- 计算化学
背景情况:
- 原子精确的金属纳米集群 (NC) 是电化学二氧化碳减排 (CO2RR) 的有希望的催化剂.
- 界面条件,如应用电位和阴离子度,对基保护金属NC中的电子-质子转移 (ET/PT) 动力学的影响尚不清楚.
- 了解这些因素对于优化CO2RR性能和选择性至关重要.
研究的目的:
- 调查应用电位和阴离子对基保护的Ag15纳米团的CO2RR性能的影响.
- 在原子层面阐明界面环境与ET/PT动力学之间的相互作用.
- 为设计高效的二氧化碳转化电催化剂提供见解.
主要方法:
- 使用第一原理模拟来建模反应机制和能量障碍.
- 进行电化学实验以验证模拟预测和测量催化性能.
- 该研究以全基保护的Ag15 ((CC-CH3) +集群为模型系统.
主要成果:
- 应用的降解电位通过打破Ag-C键,暴露活跃的Ag位点来诱导基联体的消除;当电位较低时,屏障就会降低.
- 内层Na+离子显著增强CO2激活和质子转移,形成Na+-CO2(*COOH) 复合体,并抑制演变反应 (HER).
- 电化学测量证实,CO选择性 (FE_CO高达~96%) 和电流密度 (j_CO) 高度依赖于Na+度,在0.1M NaCl下性能最佳.
结论:
- 应用的电位和电解质在控制基保护的Ag15NC上的CO2RR机制和性能方面起着至关重要的作用.
- 离子对于促进二氧化碳激活和对二氧化碳的选择性至关重要,同时抑制竞争的HER.
- 这些发现为有效的二氧化碳电降低提供了对ET/PT动力学原子级控制的基本见解.
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