【高端测试 找华算】专注测试分析服务、自有球差电镜机时、全球同步辐射资源，20000+单位服务案例！经费预存选华算，高至16%预存增值！可再生电力驱动的CO2还原为多碳(C2+)产品是减轻温室效应，同时生产增值碳氢化合物的有效策略。虽然许多多相催化剂已被开发用于CO2还原，但它们普遍限于特定的C2产品，如乙烯和乙醇，选择性地生成长链碳产品通常是无法实现的。最近，Ni基合金和化合物作为一种有效的电催化剂，对C3和C4碳氢化合物表现出前所未有的高选择性。但是，除非与适当的元素混合，否则Ni金属的催化效率较低。这表明Ni和其他原子之间存在关键的相互作用，以引导反应途径产生C2+产物。然而，迄今为止关于Ni基催化剂的有限研究未能使这种相互作用的机制达到与Cu基催化剂相同的理解水平。特别是，C-C偶联过程是如何被这些Ni基催化剂中的组分控制的仍然难以捉摸，更不用说它们的表面几何结构的微妙影响。近日，北京大学深圳研究生院潘锋、李舜宁和厦门大学郑世胜等以Ni3Ga为模型催化剂，利用系统密度泛函理论(DFT)计算，揭示了表面氢覆盖和吸附质分布模式在确定Ni基电催化剂上CO2RR反应途径中不可或缺的作用。实验结果表明，C-C耦合过程在很大程度上取决于相应的*C1参与者最终形成时的氢覆盖率。在低覆盖率如1/2单分子层(ML)时，吸附质的分布模式是高度对称和有序的，在C-C耦合和随后的还原步骤中几乎没有变化。这种结构在Ni3-空心位置之上提供了足够的空间，以便在CO2RR期间容纳两种C-C距离较短的*C1物种，这使得C-C耦合比C1产品的形成更具竞争力。如果这种有序结构不再存在，由于通常发生在Ni金属上的高氢覆盖，那么*H向*C1中间体的直接易位将压倒C-C耦合过程，从而阻碍C2+产物的形成。这可以解释在没有外来元素的Ni催化剂上表现出的低C2+选择性。从这个意义上说，Ni3Ga中的Ga可以被看作是表面氢覆盖和吸附态在暴露的Ni原子上分布模式的调节剂，它与原子极化效应和表面几何因子协同工作，决定了C-C耦合的效率。还有就是，Ni基催化剂表面氢的改性不仅限于催化剂本身的设计，而且可以从电解质方面入手。虽然增加pH值也会阻碍CO2RR，但适当选择盐类及其在电解质中的浓度可能是调节金属表面质子供应的有希望的策略(与表面氢覆盖密切相关)。总的来说，该项工作不仅支持和合理化了先前关于掺杂/合金化后Ni催化剂的C2+选择性增加的实验结果，而且为在催化剂-电解质界面上改性吸附剂以提高C-C偶联效率提供了理论基础。Role of surface hydrogen coverage in C–C coupling process for CO2 electroreduction on Ni-based catalysts.ACS Catalysis, 2024.DOI: 10.1021/acscatal.4c02126🌟 同步辐射，找华算 ！三代光源，全球机时，最快一周出结果，保质保量！👉全面开放项目：同步辐射硬线/软线/高能/液体/原位/SAXS/GIWAXS/PDF/XRD/数据拟合！🏅 500+博士团队护航，助力20000+研究在Nature&Science正刊及子刊、Angew、AFM、JACS等顶级期刊发表！👉 点击阅读原文加我，立即领取更多优惠💖
