電化學(xué) CO2 還原反應(yīng) (CO2RR) 分子催化劑的活性和選擇性受到電極/電解質(zhì)界面感應(yīng)電場的影響。
近日，PSL研究大學(xué)Maria Gómez-Mingot，Marc Fontecave，索邦大學(xué)Carlos M. Sánchez-Sánchez提出了一種新穎的電解質(zhì)固定方法，通過用咪唑陽離子有機(jī)層使電極表面帶正電來控制該界面的電場，這顯著有利于CO2轉(zhuǎn)化為甲酸鹽，抑制析氫反應(yīng)，并降低工作電池電壓。
文章要點(diǎn)
1）這些結(jié)果得到了我們之前的 DFT 計算的充分支持，該計算研究了溶液中咪唑鎓陽離子在模型分子催化劑催化下將 CO2 還原為甲酸鹽的機(jī)理作用。
2）這種基于碳電極上咪唑共價接枝的智能電極表面概念已成功擴(kuò)大規(guī)模，可在使用流通池配置的咪唑改性碳基氣體擴(kuò)散電極上在工業(yè)相關(guān)條件（100 mA cm?2）下運(yùn)行，其中CO2 轉(zhuǎn)化為甲酸鹽的過程在酸性水溶液中進(jìn)行，以避免形成碳酸鹽，并由溶液中的模型分子 Rh 絡(luò)合物催化。
3）在同一電極上循環(huán)累積總共 9000 C 的電荷后，甲酸鹽生產(chǎn)率達(dá)到最大值 4.6 gHCOO? m?2 min?1。在連續(xù)長期的 CO2 電解中，恒定的甲酸產(chǎn)量和咪唑修飾的陰極沒有顯著的微觀變化證實(shí)了咪唑有機(jī)層在 CO2RR 操作條件下的高穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
Elli Vichou, et al, Smart Electrode Surfaces by Electrolyte Immobilization for Electrocatalytic CO2 Conversion, J. Am. Chem. Soc., 2024
DOI: 10.1021/jacs.3c13315
https://doi.org/10.1021/jacs.3c13315
