ACS Catal.: 通过局部角度观察Ag的电化学CO2还原行为

将CO₂电化学还原为化学燃料和增值化学品是存储可再生产生的电能和减轻人为CO₂产生的负面影响的可行途径。基于此，亚琛工业大学Michael Eikerling团队研究了局部反应环境如何决定在Ag电极上CO₂还原为CO的机理和动力学。

局部反应环境是使用分层模型确定的，该模型考虑了多步反应动力学、给定电极电位下的特定表面充电状态和传质现象。该模型揭示了对反应行为的重要机械见解。结果表明，随着超电势而增加的Tafel斜率受表面电荷关系和传质效应的影响。

此外，发现高过电位下CO电流密度的降低不仅是由于传质、表面电荷效应和pH值增加引起的CO₂浓度降低，而且是由HCOO_ad、COOH_ad和H_ad之间的横向相互作用引起的。

此外，研究人员通过改变碳酸氢盐浓度、电解质阳离子的类型和CO₂压力来调整局部反应环境。结果表明，碳酸氢盐既不是直接反应因素，也不是CO₂的主要来源，但当传质效应显著时，它可以通过维持局部pH值和抑制CO₂向HCO₃^–的均相反应来增加局部CO₂浓度。

阳离子的空间效应显示出随着阳离子溶剂化尺寸的增加而增加，导致活性按K⁺>Na⁺>Li⁺的顺序排列。此外，活性对CO₂压力的依赖性显示随过电位而变化。这些结果共同强调了局部反应环境在理解电催化反应中的重要性。

Electrochemical CO₂ Reduction at Silver from a Local Perspective. ACS Catalysis, 2021. DOI:10.1021/acscatal.1c04791

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