Mechanistic Insights into the Selective Electroreduction of Carbon Dioxide to Ethylene on Cu 2 O-Derived Copper Catalysts

微晶 循环伏安法 催化作用 铜 计时安培法 吸附 无机化学 乙烯 化学 选择性 分析化学(期刊) 材料科学 电化学 物理化学 结晶学 电极 有机化学
作者
Albertus Denny Handoko,Cheng Wai Ong,Yun Huang,Zheng Guang Lee,Liyi Lin,Grace B. Panetti,Boon Siang Yeo
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:120 (36): 20058-20067 被引量:212
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.6b07128
摘要

In this work, we made a comprehensive investigation to unravel the underlying causes for the selectivity of CO 2 electroreduction toward ethylene on Cu 2 O-derived Cu catalysts. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, cyclic voltammetry, chronoamperometry, chronopotentiometry, online gas chromatography, nuclear magnetic resonance spectroscopy, and numerical simulations of local pH were used toward this end. Ten Cu 2 O-derived Cu films of different thicknesses and morphologies were prepared and extensively characterized. Aqueous 0.1 M KHCO 3 was used as the electrolyte. We report here, for the first time, a remarkably strong correlation between the statistically relevant crystallite sizes of the Cu 2 O-derived Cu particles and selective CO 2 electroreduction to C 2 H 4 . Specifically, as the crystallite size of the particles decreased from 41 to 18 nm, the Faradaic efficiency (FE) of C 2 H 4 formation increased from 10 to 43%. Using cyclic voltammetry, samples with smaller particle crystallite sizes were found to possess more diverse adsorption sites for CO (a known reaction intermediate), which we interpret to be important for the C–C coupling of C 1 adsorbates to C 2 intermediates. The effect of local pH on the yield of C 2 H 4 for the different Cu 2 O-derived Cu catalysts was less significant when compared to the effects of crystallite sizes and mass transport limitations. We also show here that remarkable amounts of C 2 and C 3 products could be achieved using these Cu 2 O-derived Cu catalysts. Driven at a fixed total current density of −31.2 mA cm –2, the catalysts could reduce CO 2 to C 2 H 4, ethanol, and n-propanol with optimized FEs of 42.6% ( j C2H4 = −13.3 mA cm –2 ), 11.8% ( j C2H5OH = −3.7 mA cm –2 ), and 5.4% ( j C3H7OH = −1.7 mA cm –2 ), respectively.
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
权_888发布了新的文献求助10
刚刚
连钧发布了新的文献求助10
刚刚
111发布了新的文献求助20
刚刚
闾阎grit发布了新的文献求助10
刚刚
for_abSCI发布了新的文献求助10
刚刚
传奇3的应助被sherwing2009采纳,获得10
刚刚
所所的应助被斯文奇迹采纳,获得10
1秒前
英俊的铭的应助被DKJ采纳,获得10
1秒前
sagitar的应助被DAISHU采纳,获得20
1秒前
科研通AI6.4的应助被刘敏博士采纳,获得10
1秒前
forktail完成签到,获得积分20
1秒前
搜集达人的应助被罗显发采纳,获得10
2秒前
2秒前
不懂白完成签到 ,获得积分10
2秒前
monalisuo发布了新的文献求助10
3秒前
monalisuo发布了新的文献求助10
3秒前
小阿志发布了新的文献求助10
3秒前
monalisuo发布了新的文献求助10
3秒前
monalisuo发布了新的文献求助10
3秒前
monalisuo发布了新的文献求助10
3秒前
monalisuo发布了新的文献求助10
3秒前
deng完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
meng发布了新的文献求助20
4秒前
路特西兰发布了新的文献求助10
4秒前
摇一摇发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
YY的应助被mmyhn采纳,获得10
4秒前
海马回发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
科研通AI6.2的应助被yy123采纳,获得10
5秒前
Paun发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
lii完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
P1atinum发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
bkagyin的应助被科研通管家采纳,获得10
6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 8130999
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9533315
关于积分的说明 21601348
捐赠科研通 7713144
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3418328
关于科研通互助平台的介绍 2543979
邀请新用户注册赠送积分活动 2459666