中科院化学所韩布兴院士/康欣晨研究员团队最新Angew: 通过调控双电层中的阳离子改变电还原CO₂途径

主要观点总结

本文研究了通过调节电解质来改变CO2电还原反应（CO2 RR）的选择性。使用含有碱金属盐和离子液体的三元水性电解质，显著影响了CO2 RR的选择性。研究发现，通过调节电化学双层中的阳离子可以实现可控的CO2 RR，同时抑制析氢反应（HER）。第一作者为中国科学院化学研究所博士研究生杨嘉豪。

关键观点总结

关键观点1: 设计了含有碱金属盐和离子液体的三元水性电解质，显著影响CO2 RR的选择性。

通过改变电解质，实现了对CO2 RR的可控调节，使产物从CO转变为Formate。

关键观点2: 揭示了电解质中阳离子对电化学双层（EDL）结构的影响，从而控制CO2 RR的活性和选择性。

无机阳离子和有机阳离子对EDL结构的影响不同，协同影响CO2 RR的催化性能。

关键观点3: 通过ATR-SIRAS、波德图和密度泛函理论计算对其机理进行了深入研究。

揭示了阳离子在调节EDL结构中的作用机制，为控制反应途径提供了新的见解。

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第一作者：杨嘉豪 通讯作者：康欣晨 韩布兴           通讯单位：中科院化学所 论文DOI： https://doi.org/10.1002/anie.202410145   全文速览 仅通过改变电解质来调节CO 2 电还原反应（CO 2 RR）的选择性是一个非常有吸引力的话题。在这项研究中，我们在不同的水性电解质中通过商用金属电极进行了CO 2 RR。研究发现，通过调节电化学双层中的阳离子可以实现可控的CO 2 RR。具体而言，电解质中的离子液体阳离子显著抑制析氢反应（HER），同时根据碱金属阳离子产生对CO（FE CO ）或甲酸盐Formate（FE Formate ）的高法拉第效率。例如，可以通过在商用铜箔电极上将电解质从0.1M KBr-0.5M 1-辛基-3-甲基咪唑鎓溴化物（OmimBr）改变为0.1M CsBr-0.5M OmmBr水溶液，将产物从CO（FE CO ＝97.3%）转换为Formate（FE Formate ＝93.5%）。原位光谱和理论计算表明，在施加的负电势下，Omim + 的 ………………………………