恭喜Ebrahim Tayyebi,Javed Hussain和EgillSkúlason在化学科学上发表了新文章!

为什么要RuO2 电极催化电化学CO2 还原为甲醇而不是甲烷,或者两者都不是?

抽象

电化学CO2 还原反应(CO2RR)在RuO上2 和RuO2实验上已经显示出基于锂的电极可产生高产率的甲醇,甲酸和/或氢,而未检测到甲烷的形成。这个CO2RuO对RR的选择性2 与以最高收率产生甲烷和氢气的铜金属电极形成鲜明对比,而仅以痕量形式形成甲醇。 RuO上的密度泛函理论计算2(110)仅考虑中间物种的吸附自由能, 不包括溶剂效应和能垒,但是可以预测,甲醇和甲烷的超电势和电势限制步骤相同。在这项工作中,我们同时使用从头开始 室温下的分子动力学模拟和总能量计算,包括显式的溶剂化作用和质子-电子转移能垒的计算,以阐明对几种CO的反应机理,从而改善模型系统和方法2RR产品:甲醇,甲烷,甲酸,CO和甲烷二醇,以及竞争的H2 演化。我们观察到对甲烷和甲醇的能垒存在显着差异,其中对甲烷形成的能垒比对甲醇形成的能垒要大得多,这解释了为什么已经通过实验检测到甲醇而不是甲烷。此外,计算表明了为什么RuO2 也催化一氧化碳2相对于甲酸而不是CO(g)和甲烷二醇的RR,与实验结果一致。但是,我们的计算预测RuO2 对H更具选择性2 形成比CO2RR at any applied potential. Only when a large overpotential of around −1 V is applied, can both formic acid and methanol be evolved, but low faradaic efficiency is predicted because of the more facile H2 编队