ACS Catal：红外方法监测Cu表面电化学CO2转化反应过程

纳米技术

2020-06-27

荷兰特文特大学Guido Mul等报道了通过ATR红外方法，在单反射Si-ATR晶体上溅射~10 nm厚的Cu薄膜，并测试其在0.1 M NaOH/D₂O溶液中进行电化学CO₂转化反应，通过循环伏安方法进行测试，作者对溶解的、界面吸附物种中的变化情况通过红外测试进行鉴定。

本文要点：

（1）

在较大的电压中（＜-1.2 V vs. RHE）发现了生成OD^-和D₂，其浓度高于碳酸根物种的浓度，并且在~1410 cm^-1处产生最高的IR吸收。在电压在＞-1.2 V时，作者发现了CO₃^2-向(D)CO₃^-的转化过程，同时局部的pH值降低。

作者通过对~1510-1570 cm^-1范围内的吸附碳酸根物种吸收峰变化对碳酸根物种进行区分。在-1.2~-0.5 V范围内，通过D₂O进行标记，作者发现吸附在多晶Cu薄膜上的CO₂二聚体(CO₂)₂·^-自由基离子，并且作者将之前无法归属的位于~1610 cm^-1处的红外吸收峰归属到CO₂的二聚体。作者发现二聚体物种通过脱氢反应转化为CO和CO₃^2-，并且CO₃^2-会进一步转化为碳酸氢根（HCO₃^-）。生成的吸附CO物种对电压非常敏感，并产生Stark位移。作者发现在~0.5 V中CO物种信号消失，同时显示在~1590 cm^-1产生了甲酸吸收峰。作者还通过¹³CO₂进行标记，验证了反应中生成的二聚体物种。

参考文献

Mozhgan Moradzaman and Guido Mul*

Infrared Analysis of Interfacial Phenomena during Electrochemical Reduction of CO2 over Polycrystalline Copper Electrodes, ACS Catal. 2020

DOI：10.1021/acscatal.0c02130

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02130