Optimizing Cu+-Cu0 synergy by operando tracking of Cu2O nanocatalysts during the electrochemical CO2 reduction reaction

材料科学 纳米材料基催化剂 电化学 催化作用 反应性(心理学) 乙烯 微晶 拉曼光谱 化学工程 纳米技术 无机化学 纳米颗粒 物理化学 电极 化学 冶金 医学 生物化学 替代医学 物理 工程类 病理 光学
作者
Hao Zhang,Ying Wang,Qiong Lei,Ying Wang,Chiu C. Tang,Jun Yin,Tsz Woon Benedict Lo
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:118: 108920-108920 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108920
摘要

Tracking the evolution of electrocatalysts over oxide-derived Cu materials during the electrochemical CO2 reduction reaction (eCO2RR) is pivotal for optimizing the product selectivity toward desired multi-carbon (C2+) products. However, the identification of the true intermediate active catalyst is still unclear. Here, we adopted a multi-modal characterization approach, primarily based on operando powder X-ray diffraction and operando micro-Raman spectroscopy, to study three Cu2O precursors with different morphologies, namely, octahedral (O-), cubic (C-), and nanowire (N-Cu2O). This multi-modal approach allows us to investigate the Cu2O nano-crystallites from the interface to the bulk structure. The results suggested notably different electrochemical reduction kinetics. 26.1% O-Cu2O and 90.6% C-Cu2O were reduced to much smaller Cu(0) domains after two hours of time-on-stream; N-Cu2O, with notably higher surface-to-volume ratio, was completely reduced within 45 min of time-on-stream. We accordingly observed a structure-reactivity correlation where a more intricate Cu2O/Cu grain network (and hence Cu+-Cu0 junctions) as observed in O-Cu2O, can lead to stable and quantitative production of ethylene at the Faradic efficiency of around 40% (in stark contrast to those of C- and N-Cu2O). The synergy between the Cu2O and Cu phases was also verified by density functional theory calculations. The upshifted d-band center of Cu2O/Cu in O-Cu2O is the most conducive toward the production of ethylene, whereas the downshifted d-band center of Cu2O/Cu in C-Cu2O leads to a decreased production of ethylene in the expense of unwanted production of hydrogen. We envisage that system optimization and design of new catalysts will become more facile and efficient using a related multi-modal operando characterization philosophy.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
西窗雪发布了新的文献求助10
1秒前
热心的化蛹完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
益生菌发布了新的文献求助10
2秒前
益生菌发布了新的文献求助10
2秒前
筱静妤完成签到 ,获得积分10
2秒前
益生菌发布了新的文献求助10
2秒前
益生菌发布了新的文献求助10
2秒前
112233完成签到,获得积分10
2秒前
林林发布了新的文献求助10
3秒前
随机生成完成签到 ,获得积分10
3秒前
活泼的向秋完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
L_Cheung完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
CodeCraft的应助被Passion采纳,获得10
6秒前
无极微光的应助被科研狗采纳,获得20
7秒前
鸥羡发布了新的文献求助10
7秒前
112233发布了新的文献求助10
8秒前
森森666发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
Echo发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
Suraim完成签到,获得积分10
10秒前
丘比特的应助被tudou采纳,获得10
10秒前
xzh完成签到,获得积分10
10秒前
科目三的应助被明天会更美好采纳,获得10
10秒前
wanci的应助被Xiaoxin采纳,获得10
11秒前
11秒前
所所的应助被Polly采纳,获得10
11秒前
斯文败类的应助被忧虑的半莲采纳,获得10
12秒前
YUAN的应助被养猪大户采纳,获得20
13秒前
笨笨的大有完成签到,获得积分20
13秒前
13秒前
高兴白昼完成签到 ,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8128999
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9531436
关于积分的说明 21590445
捐赠科研通 7709918
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3417499
关于科研通互助平台的介绍 2543039
邀请新用户注册赠送积分活动 2458761