En forskargrupp har föreslagit nya förståelser av förgiftningseffekten av koldeposition under koldioxidreduktionsreaktion (CO2 RR) på de aktiva platserna för Cu-elektroden. Studien publicerades i Precision Chemistry .
Koppar (Cu)-baserade katalysatorer fungerar som de mest effektiva elektrokemiska katalysatorerna för CO2 RR. Deras långsiktiga stabilitet vid höga strömtätheter är emellertid otillfredsställande. Skälen till deaktiveringen av Cu-katalysatorer är komplexa. Det är allmänt observerat att kolavsättning kan leda till allvarlig katalysatordeaktivering. Även om det finns få rapporter om elektrokemisk koldeposition inom området CO2 RR, vilket hindrar förbättringen av Cu-baserade katalysatorer.
Baserat på detta använde forskarna in-situ spektroskopitekniker och spåranalystekniker för att bekräfta att produktionen och täckningen av kolavsättning på polykristallin Cu-folie under CO2 RR är de direkta orsakerna till katalysatordeaktivering, vilket klargör den inneboende korrelationen mellan kolavlagring och tillämpad potential.
Elektrokemisk kolavsättning förekommer i en tunn filmliknande form som täcker ytan av katalysatorpartiklar, med en struktur och sammansättning som liknar amorft kol. Denna typ av kol hade dålig konduktivitet och massöverföringsförmåga, vilket hindrade överföringen av reaktionsgaser och intermediärer under CO2 RR.
Baserat på en serie kontrollerade experimentella resultat, klargjorde forskare mekanismen för generering av koldeposition:under CO2 RR, nyckelmellanprodukten *CO kombineras med protoner för att bilda *COH-intermediärer som ytterligare kombineras med protoner och sedan dehydratiseras för att bilda adsorberad *C. Adsorberad *C, som en allmän mellanprodukt, kan antingen fortsätta med *CH genom hydrering för att generera CH4 eller direkt desorbera för att bilda det avsatta kolet.
Forskargruppen leddes av professor Gao Minrui från Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale vid University of Science and Technology of China (USTC).
Mer information: Jing-Wen DuanMu et al, Utredning och begränsning av koldeposition över kopparkatalysator under elektrokemisk CO2-reduktion, Precisionskemi (2024). DOI:10.1021/prechem.4c00002
Tillhandahålls av University of Science and Technology i Kina
