Het effect van een kation op de inversie van koolstofdioxide begrijpen

de afgelopen dagen, Nationale wetenschappelijke recensie Publicatie van onderzoeksresultaten van prof. Jun Cheng (Xiamen University) en dr. Jiabo Lu (Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering van de Chinese Academy of Sciences). Het onderzoeksteam gebruikte ab initio moleculaire dynamica-simulatiemethoden om de microscopische eigenschappen van de elektrochemische interface te bestuderen en paste deze resultaten vervolgens toe om het mechanisme achter het effect van kation op C-selectiviteit te begrijpen.₂ Producten in de elektrokatalytische reductie van koolmonoxide.

Bij veel elektrokatalytische reacties hebben onderzoekers ontdekt dat het veranderen van het kation met de elektrolyt de katalytische activiteit en selectiviteit aanzienlijk kan afstemmen, maar er is nog steeds discussie over het microscopische mechanisme dat bij dit proces betrokken is. Om dit probleem aan te pakken, gebruikten de onderzoekers de katalytische reductie van koolmonoxide als voorbeeld en bestudeerden ze systematisch het effect van verschillende kationen (waaronder verschillende alkalimetaalionen en alkylammoniumionen) op de microstructuur van Pt(111)-CO_advertentie/ waterige oplossing grensvlak, en de relatie met kooldioxide-koppelingsreactie-activiteit. De studie concludeerde dat: 1) De structuur van de oplosbaarheidslaag van het kation aan het grensvlak is gerelateerd aan de ionische energie van water. Ionen met een kleine hydratatie-energie, zoals Cs⁺, zullen ze waarschijnlijk uitdroging ondergaan aan het grensvlak, waardoor ze coördineren met aan het oppervlak geadsorbeerde CO-moleculen en de adsorptiestabiliteit van CO en zijn koppelingstussenproducten beïnvloeden. 2) Kationeigenschappen beïnvloeden de capaciteit van de dubbellaag aan de interface. Over het algemeen hebben ionen met kleinere waterstralen een grotere grensvlakcapaciteit, wat kan verklaren waarom de capaciteit van alkylammoniumionen kleiner is dan die van alkalimetaalionen. Bovendien ontdekten de onderzoekers in dit werk twee bijzondere fenomenen: het ene is het effect van overmatige sortering van waterionen met lage energie (zoals Cs⁺), wat de capaciteit verhoogt; De andere is dat supergrote ionen (zoals ammoniumpropylionen) het watergehalte aan het grensvlak verminderen, waardoor het diëlektrische zeefvermogen wordt verminderd en de capaciteit wordt verminderd. 3) Berekeningen van de oppervlaktereactie hebben aangetoond dat de reactie-energie van de koolstofdioxidekoppeling op het elektrode-oppervlak significant verband houdt met de oppervlaktelading, ionencoördinatie en waterstofbinding met watermoleculen. In combinatie met het effect van kationen op de eigenschappen van de microstructuur van het grensvlak, de experimentele trend van verschillende kationen op de elektroreductieve selectiviteit van CO₂ Producten zijn goed te begrijpen, Cs⁺～ t⁺ > k⁺ > ik⁺ En ik₄N⁺ > Et₄N⁺ > PR₄N⁺. Dit werk biedt belangrijke richtlijnen voor het ontwerp van toekomstige CO / CO-elektrokatalysesystemen.

Zie artikel:

Moleculair begrip van kationeffecten op de dubbellaag en hun relevantie voor de CO-CO dubbellaag

https://doi.org/10.1093/nsr/nwad105