通讯作者:韩布兴,康欣晨
通讯单位:中国科学院化学研究所
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本研究探讨了仅通过改变电解液来调节二氧化碳电还原反应(CO2RR)的选择性这一非常吸引人的话题。在这项研究中,在不同的水性电解液中,在块状金属电极上进行CO2RR。研究发现,通过调控化学双电层(EDL)中的阳离子,可以实现对CO2RR的控制。
具体来说,电解液中的离子液体阳离子显著抑制了析氢反应反应(HER),同时根据碱金属阳离子的不同,可以获得高法拉第效率的CO或甲酸盐。 例如,通过将电解液从0.1 M KBr-0.5 M 1-辛基-3-甲基咪唑溴盐(OmimBr)更换为0.1 M CsBr-0.5 M OmimBr水溶液,可以在原始铜箔电极上将产物从CO(FECO = 97.3%)切换为甲酸盐(FEformate = 93.5%)。
原位光谱学和理论计算揭示了在外加负电位下由Omim+组装产生的有序结构改变了界面水的氢键结构,从而抑制了HER。不同阳离子在EDL中的选择性差异归因于由Omim+引起的氢键效应,这改变了碱金属阳离子的溶剂化结构,从而影响了不同路径中间体的稳定性。
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文献信息
标题:Switching Reaction Pathways of CO2 Electroreduction by Modulating Cations in the Electrochemical Double Layer
期刊:Angewandte Chemie International Edition DOI:10.1002/anie.202410145