三校Nature子刊:Ag-Cu相界面动态重构,促进CO2电还原为C2+产物

摘要:人们已经在Cu表面引入了各种次级金属以提高电催化CO2还原系统中C2+产量。然而,目前仍缺乏关于这些双金属界面在电解下如何演化以及如何选择性引导到特定的C

人们已经在Cu表面引入了各种次级金属以提高电催化CO2还原系统中C2+产量。然而,目前仍缺乏关于这些双金属界面在电解下如何演化以及如何选择性引导到特定的C2+产物的研究。Ag-Cu异质结构,它在不同的研究中显示出差异很大的C2+产物分布。已经提出了一种串联催化策略来提高Ag-Cu异质结构上的C2+产量,其中CO2可以在Ag上还原成*CO,然后转移到Cu中心以进一步还原成C2+产物。尽管以前对AgCu合金和Ag-Cu/CuOx异质结构的研究已经确定了双金属界面在促进C2+1碳氢化合物生成和抑制HER的重要作用,精确跟踪电解过程中在双金属界面的原子尺度结构演变仍然缺乏,这对于理解界面结构引导的CO2RR途径是至关重要的。实验结果表明,对于Ag、Cu-bipy和Ag-Cu异质结构,在−1.05 VRHE下Ag纳米粒子上的主要产物是CO,法拉第效率高达73%,这可归因于金属Ag和*CO中间体之间的弱结合能。相比之下,Cu和*CO之间的中等结合能有利于进一步还原*CO,从而生成C2+产物。值得注意的是,Ag-Cu异质结构具有表面敏感的C2+产物分布:C的形成在富Cu界面上表现明显,而主导产物随着Ag含量的增加而转化为醇类(例如C7

此外,通过对Ag-Cu界面进行原子尺度的探测,发现*CO中间体对Ag-Cu的电化学重构行为具有强烈的调节作用,例如,在局部高CO浓度下,Cu倾向于迁移到相邻的Ag上,形成丰富的Ag-Cu界面。

因此,反应过程中Ag-Cu异质结构的演变和富集的*CO中间体强烈地改变了界面的亲氧特性,这决定了CO2的加氢能量,导致了不同的C2+产物分布。总的来说,该项工作建立了双金属模型系统动态结构重构的实证研究,为理解CO2Intermediate-regulated dynamic restructuring at Ag-Cu biphasic interface enables selective CO2 electroreduction to C2+

来源:华算科技

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