In einer Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaft China Chemie und unter der Leitung von Prof. Pingping Fang (School of Chemistry, Zhejiang University) und Prof. Jianfeng Li (College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University) wurden Experimente unter Verwendung eines Xplora Raman-Spektrometers mit einem 50x-Mikroskopobjektiv und einer Anregungswellenlänge durchgeführt von 638 nm aus einem He-Ne-Laser.
„Aufgrund der richtigen Adsorptionsenergie von CO auf den teilweise oxidierten Ag-NWs ist es von großer Bedeutung, die hohe Ethanolselektivität für die CO2-Elektroreduktion mit dem teilweise oxidierten aktiven Zentrum zu korrelieren. Ag-Katalysatoren haben gezeigt, dass sie eine hohe Selektivität für die CO2-Elektroreduktion aufweisen CO bei niedrigen Überspannungen mit verringerter H2-Entwicklung. CO ist ein wichtiges Zwischenprodukt für die CC-Kupplung, daher hat Ag das Potenzial, durch Abstimmung der Adsorptionsenergie von CO eine hohe Selektivität für Ethanolprodukte zu zeigen. Diese Studie liefert neue Einblicke in das Design effizienter Katalysatoren und untersuchen Sie die Mechanismen zur Verbesserung der Selektivität“, sagt Fang.
Interessanterweise wurde eine FE mit hohem Ethanolgehalt an teilweise oxidierten Ag-NWs für die CO2-Elektroreduktion erhalten, und Operando-EC-SERS in Kombination mit DFT-Rechnungen erklärten die Mechanismen, warum teilweise oxidierte Ag-NWs eine so hohe Ethanolselektivität aufwiesen. Die Ethanol-FE kann bei teilweise oxidierten Ag-NWs bei −0,95 V vs. RHE bis zu 85 % erreichen. Operando EC-SERS stellte fest, dass die hohe Bedeckung mit CO die Ethanolbildung auf teilweise oxidierten Ag-NWs während der CO2-Elektroreduktion erheblich erleichtern kann.
Die Ergebnisse der DFT‐Rechnungen zeigen, dass die Adsorptionsenergie von CO auf den teilweise oxidierten Ag‐NWs höher ist als die auf Cu, und die freie Reaktionsenergie der CO‐Kupplung mit dem *CHO‐zu‐*COCHO‐Zwischenprodukt auf teilweise oxidierten Ag‐NWs kleiner ist als die auf der Cu‐Oberfläche , was die hohe Ethanolselektivität sehr gut erklärt.
Daher beweisen Experimentergebnisse, Operando-EC-SERS- und DFT-Rechnungen zusammen, dass solche partiell oxidierten Ag-NWs eine hohe Ethanolselektivität für die CO2-Elektroreduktion bieten können. Diese Ergebnisse liefern neue Hinweise für die Entwicklung von Katalysatoren auf Ag-Basis, um die Ethanolselektivität und Mechanismusstudien zu verbessern.
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Qiong Liu et al, Umwandlung von CO2 in Ethanol auf Ag-Nanodrähten mit hoher Selektivität, untersucht durch Operando-Raman-Spektroskopie, Wissenschaft China Chemie (2022). DOI: 10.1007/s11426-022-1460-7