Chem. Eng. J.: 粗化铜对提高电还原CO2为C2+产物的选择性的作用

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Chem. Eng. J.: 粗化铜对提高电还原CO2为C2+产物的选择性的作用

长期以来，人们都知道粗化铜电极(包括源自氧化亚铜的那些电极)在CO2过程中对C2+产物表现出增强的法拉第效率电还原。然而，这种增强的来源并没有清晰化。
加州大学伯克利分校Alexis T. Bell、Martin Head-Gordon和斯坦福大学Frank Abild-Pedersen等人对源自氧化亚铜、磷化物、氮化物和硫化物的粗化铜电极进行了理论研究。
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利用经过仔细基准测试的有效介质理论潜力，开发粗糙电极的几何模型。通过密度泛函理论，确定关键反应中间体的应用偏置依赖结合能分布。
研究人员应用简单的热力学模型来评估表面粗糙化对CO2选择性的电还原作用。发现粗糙化的方式(即从氧化物、磷化物、硫化物或氮化物开始)会显著影响结合能分布，并建议设计规则以最大限度地提高对铜上C2+产物的选择性。
Chem. Eng. J.: 粗化铜对提高电还原CO2为C2+产物的选择性的作用
研究人员使用局部协调环境计算了每个位点的恒定潜在Cu结合能，以非常低的误差对GGA-DFT进行基准测试，并发现过度协调的4重空心位点最有可能有活性。
该位点不协调的空洞易形成甲酸盐，通过串联催化避免与甲酸盐的竞争先前已在文献中得到证实。并开发了比例关系以将这些Cu结合能映射到与CO2RR相关的吸附质，将其输入到简单的选择性热力学模型中，以确定粗糙化在增强对C2+产物的选择性方面的作用。
In-Situ Synthesis of Microflower Composed of N-doped Carbon Films and Mo2C Coupled with Ni or FeNi Alloy for Water Splitting. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI:10.1016/j.cej.2021.131712

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