Cu/Au(111) Surfaces and AuCu Intermetallics for Electrocatalytic Reduction of CO2 in Ionic Liquid Electrolytes

离子液体 过电位 电解质 催化作用 电解 无机化学 金属间化合物 化学 电化学 电催化剂 合成气 溶解度 选择性 电极 材料科学 合金 物理化学 有机化学
作者
Björn Ratschmeier,Christian Paulsen,Klaus Stallberg,Gina Roß,Winfried Daum,Rainer Pöttgen,Björn Braunschweig
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (3): 1773-1784 被引量:29
标识
DOI:10.1021/acscatal.3c04592
摘要

Room-temperature ionic liquids (RTIL) are important alternatives to aqueous electrolytes in electrocatalytic reactions, batteries, and fuel cells. They are known to reduce existing high overpotentials and increase CO2 solubility as well as product selectivity in CO2 reduction reactions (CO2RR). In our work, we have studied the activity for CO2RR of Au(111), Cu(111), and Cu-modified Au(111) electrodes with 1/3, 2/3, and 3/3 Cu monolayers, as well as of AuCu and AuCu3 intermetallics in contact with 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide [BMIM][NTf2] electrolytes with 1.5 M H2O. Using offline gas chromatography (GC), we demonstrate the formation of H2 and mainly CO as the only reduction products at Au(111), while exclusively H2 is formed at Cu(111). Synergistic electronic and geometric effects lead to higher levels of CO formation at Cu-modified Au(111) electrodes in comparison to neat Au(111). Operando IR absorption spectroscopy (IRAS) of the bulk electrolyte shows the formation of a 2-imidazolium carboxylic acid intermediate that can lower the overpotential for CO2 reduction and does not require stabilization of a CO2– radical anion as an alternative intermediate at the interface. Systematic variation of the copper content at the catalysts’ surfaces enables us to adjust the H2/CO syngas ratio to a maximum of 1.8 for Cu-modified Au(111) electrodes and ∼3.2 for AuCu3 catalysts at electrolysis times of 20 min, demonstrating a large tunability of the syngas ratio with electrode potential. The observed range of H2/CO ratios includes the ideal ratio of 2 for the Fischer–Tropsch process to produce hydrocarbons and the ratio of 3 needed for methanation.
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
在水一方的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
durk壹发布了新的文献求助10
3秒前
情怀的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
Siv发布了新的文献求助10
6秒前
安静的十八完成签到,获得积分10
7秒前
10秒前
Fzq完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
赘婿的应助被durk壹采纳,获得10
11秒前
陈婉鸿完成签到,获得积分10
12秒前
白白发布了新的文献求助10
13秒前
激动的萧发布了新的文献求助30
16秒前
呆主完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
华仔的应助被激动的萧采纳,获得10
21秒前
积极鱼完成签到 ,获得积分10
21秒前
23秒前
24秒前
fy发布了新的文献求助10
25秒前
CipherSage的应助被杨文成采纳,获得10
28秒前
William发布了新的文献求助10
28秒前
aikeyan完成签到,获得积分10
32秒前
21222324完成签到 ,获得积分10
33秒前
神探狄仁杰完成签到 ,获得积分10
34秒前
ding的应助被sdfg采纳,获得10
34秒前
科研通AI6.4的应助被kdttt采纳,获得30
35秒前
科研通AI6.4的应助被金枪鱼子采纳,获得30
37秒前
39秒前
40秒前
40秒前
桃酥完成签到 ,获得积分10
41秒前
幽默的季节完成签到 ,获得积分10
41秒前
共产主义战士的应助被future采纳,获得10
42秒前
曾曾完成签到,获得积分10
43秒前
研友_LX66qZ完成签到,获得积分10
43秒前
43秒前
柴鱼0625完成签到 ,获得积分10
44秒前
45秒前
Joyce完成签到,获得积分10
45秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 400
CLSI C56QG Examples of Hemolyzed, Icteric, and Lipemic/Turbid Samples Quick Guide 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7817798
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9346252
关于积分的说明 20534768
捐赠科研通 7410296
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3331819
关于科研通互助平台的介绍 2478130
邀请新用户注册赠送积分活动 2351558