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電解液的堿金屬陽離子顯著的影響電催化還原CO₂反應的選擇性，增強C₂₊產物的產量，但是人們對于陽離子對于C-C偶聯反應步驟的影響并不清楚。

有鑒于此，西安交通大學蘇亞瓊教授、華中科技大學夏寶玉教授、弗林德斯大學Michelle L. Coote等報道通過恒電勢AIMD分子動力學模擬，研究界面K⁺離子在C-C偶聯反應過程中的動態行為，發現K⁺能夠在Cu催化劑表面相鄰*CO中間體的位點發生獨特的吸附。

本文要點：

（1）

在CO*-CO*偶聯反應過程中，K⁺獨特吸附作用比特定吸附（quasi-specific adsorption）作用對于增強偶聯反應動力學更加重要，能夠導致偶聯反應的能壘降低0.2 eV。電子結構分析的結果表明K⁺、*CO、Cu位點之間發生電荷再分布，這是導致反應能壘降低的原因。此外發現Cu(100)和K⁺離子具有優異的*CO-*CO偶聯反應選擇性。實驗結果表明表面活性劑分子CTAB能夠抑制表面K+特異性吸附，并且導致C₂產物的選擇性從41.1 %顯著降至4.3 %，這個實驗現象與理論計算結果相符合。

（2）

這項研究展示了調節界面陽離子吸附作用對于eCO₂R電催化反應生成C₂₊選擇性的關鍵作用。提高K⁺特異性吸附有助于增強C-C偶聯反應，比如通過修飾層或者負電勢脈沖處理等方法。

參考文獻

Yanyang Qin, Chenfeng Xia, Tiantian Wu, Jianrui Zhang, Guoxin Gao, Bao Yu Xia*, Michelle L. Coote*, Shujiang Ding, and Yaqiong Su*, Specific Adsorption of Alkaline Cations Enhances CO–CO Coupling in CO₂ Electroreduction, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c10455

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c10455