碱性 CO 电氧化：铜与金单晶的机理差异及不同铜晶面的特性
化学物理
2021-10-19 v2
摘要
理解 CO 电氧化对于设计电催化氧化复杂有机分子的催化剂至关重要。地球储量丰富的铜（Cu）近来被证明具有高的碱性 CO 电氧化活性，可媲美此前备受赞誉的金（Au）。本文中，我们结合单晶旋转圆盘电极（RDE）实验与 ab initio 微动力学建模，以理解 Cu 与 Au 表面的潜在反应机理。Cu 表现出晶面依赖的活性，其中 Cu(111) 比 Au(111) 低 0.27 V 的过电势，并具有可比拟的 CO 氧化电流密度。利用 Koutecky-Levich 分析与基于 DFT 的微动力学建模，我们确定速率限制路径在 Cu 上为 Langmuir-Hinshelwood 机理，而在 Au 上为 Eley-Rideal 机理。我们还呈现了四个 Cu 晶面（111、100、110 与 211）上显著不同的 RDE 响应，以及对 Cu(111) 与 Au(111) 的长期稳定性分析。我们发现一种组合的复位—反应曲线有助于 Cu 保持其高活性，并对昂贵的 Au 催化剂构成强劲竞争。
引用
@article{arxiv.2109.15269,
title = {Alkaline CO electro-oxidation: Mechanistic Differences between Copper and Gold Single Crystals and Peculiarities of various Copper Facets},
author = {Aarti Tiwari and Nitish Govindarajan and Hendrik H. Heenen and Anton Bjørnlund and Karen Chan and Sebastian Horch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.15269},
year = {2021}
}
备注
17 pages, 4 figures plus supplementary information