上科大杨波/刘健ACS Catal.: 阳离子中间体配合物促进铜上电化学还原CO2形成C2

有研究发现在大碱金属阳离子例如Cs⁺的存在下促进了电还原CO₂为C₂物种。然而，促进作用的起源仍不清楚，并且结构的复杂性和固液界面的中间体-电解质相互作用进一步构成了巨大的研究障碍。

因此，上海科技大学杨波、刘健等通过从头分子动力学模拟(AIMD)和自由能采样技术，使用包含Li⁺、K⁺或Cs⁺的显式溶剂在Cu(100)上研究了产生C₂物种的关键步骤，即CO二聚化为OCCO。

上科大杨波/刘健ACS Catal.: 阳离子中间体配合物促进铜上电化学还原CO2形成C2

通过AIMD模拟证明了阳离子对Cu(100)/溶液界面处CO₂电还原中C₂形成起着促进作用。随着碱金属阳离子半径的逐渐增大，CO二聚反应的自由能垒和反应自由能逐渐降低，这是形成C₂的关键步骤。

另外，原子水平的详细分析揭示了一种新的认识，即阳离子和水/OCCO之间存在动态配位结构。

水合的Li⁺和K⁺通过在水合壳层中失去一个水分子而分别与OCCO中间体中的一个和两个氧原子配位，而Cs⁺将与OCCO中的两个氧原子配位而不会失去水分子。

形成的阳离子中间体复合物对于促进C₂形成至关重要，因为较大的阳离子可以同时与两个CO分子相互作用，这可以促进两个CO分子形成C-C键。

Promotional Role of a Cation Intermediate Complex in C₂ Formation from Electrochemical Reduction of CO₂ over Cu. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c01072

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/11/59746f6edf/

上科大杨波/刘健ACS Catal.: 阳离子中间体配合物促进铜上电化学还原CO2形成C2

相关推荐