Understanding of C=O bonding activation during CO2 electroreduction: A case study of CO2 reduction to CO on ZnO

催化作用 异质结 氧化还原 化学 光化学 动力学 反应机理 吸附 材料科学 无机化学 物理化学 生物化学 物理 光电子学 量子力学
作者
Rong Wang,Yue Peng,Jane Chung,Zhen Chen,Xiyang Wang,Haibo Yin,Yimin A. Wu,Jingshan Luo,Junhua Li
出处
期刊:Chem catalysis [Elsevier BV]
卷期号:3 (11): 100792-100792 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.checat.2023.100792
摘要

The electrocatalytic reduction of CO2 is an attractive method for reducing greenhouse gases and producing chemical feedstocks. However, the activation of C=O bonds limits the reaction kinetics; therefore, understanding the mechanism of C=O bond activation can guide the design of high-performance catalysts. Here, we investigate the C=O bond activation mechanism during the electroreduction of CO2 to CO on ZnO. Using in situ experimental techniques and quantum chemical calculations, we find that defects in ZnO promote the formation of Zn–ZnOx interfaces during CO2 reduction, which mediates an intimate-junction exciton state by the metal semiconductor heterophase. This promotes the formation of CO2 radicals, exposing electron donation centers for CO2 adsorption and redox centers for cleaving stable C=O bonds. The internal electric field generated by the heterojunction enhances the initial C=O activation by facilitating the interaction between the metalized Zn d-orbital and the O π-orbital in CO2.
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