纳米颗粒从多晶基板的阳极驱逐:一种新的腐蚀和单个实体研究方法
Oforbuike N Egbe1, Bradley H P Morrissey1, Francesca M Kerton1
1Memorial University of Newfoundland, Chemistry Department, Core Science Facility, 45 Arctic Ave, St. John's, NL A1C 5S7, Canada. tstockmann@mun.ca.
Nanoscale
|April 1, 2025
概括
铜纳米粒子在二氧化碳减排过程中从氧化铜催化剂中喷射出来. 扫描电化学显微镜追踪这个过程,揭示了对催化剂稳定性和气候变化缓解动力学的见解.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 铜 (Cu) 是减少二氧化碳 (CO2R) 的关键异质催化剂,对减缓气候变化至关重要.
- 催化剂通常存在于氧化物 (CuO或Cu2O) 的形式,可以减少到金属,改变表面形态和电催化性能.
- 了解Cu物种在电催化过程中的动态行为对于优化催化剂稳定性和效率至关重要.
研究的目的:
- 在电化学反应过程中研究Cu和Cu氧化物纳米粒子 (NP) 从多晶Cu基质的阳极喷射.
- 利用单个实体电化学 (SEE) 检测来监测NP释放和量化催化过程.
- 为了将NP喷射动态与应用的电位和尖端-基板距离相关联.
主要方法:
- 在基板生成/尖端采集 (SECM-SG/TC) 模式下扫描电化学显微镜.
- 单个实体电化学 (SEE) 检测Cu0和Cu氧化物NP通过电催化放大 (ECA) 的CO2R和O2进化反应 (OER).
- 有限元模拟以模拟NP催化CO2R动力学和被动化速率.
主要成果:
- 使用SECM-SG/TC观察和跟踪Cu/Cu氧化物NP的阳极喷射.
- SEE检测记录了随机NP冲击事件,随着尖端-基板距离的增加,频率下降.
- 增加的超电位 (对CO2R负,对OER阳性) 增强了NP冲击峰值电流,表明催化活性和/或喷射增加.
结论:
- 在电化学过程中,SEE检测提供了一种监测Cu材料腐蚀和损失的方法.
- 该研究提供了NP催化二氧化碳减排的定量动力测量.
- 避免基板氧化和保持正极电位可以防止NP喷射,这表明受控条件可以提高催化剂的稳定性.
