Strong Hydrogen-Bonded Interfacial Water Inhibiting Hydrogen Evolution Kinetics to Promote Electrochemical CO2 Reduction to C2+

电化学 动力学 催化作用 还原(数学) 化学 电化学动力学 材料科学 无机化学 电催化剂 化学工程 电极 物理化学 有机化学 物理 几何学 数学 量子力学 工程类
作者
Yang Wang,Jianrui Zhang,Jianyun Zhao,Yuantao Wei,Shenghua Chen,Hongyang Zhao,Yaqiong Su,Shujiang Ding,Chunhui Xiao
出处
期刊:ACS Catalysis 卷期号:14 (5): 3457-3465 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acscatal.3c05880
摘要

Interfacial water is an important participant in electrochemical CO2 reduction (CO2RR), directly affecting the kinetics of hydrogenation steps occurring in the CO2RR and competitive hydrogen evolution reaction (HER). However, its structural composition and dynamic evolution are difficult to investigate due to bulk water interference and the bias dependence. Herein, we adopt electrochemical in situ vibration spectroscopy combined with molecular dynamics simulations to probe the dynamic change of interfacial water structure on an electrified hydrophobic electrode surface and further explore the mechanism origin of suppressed HER activity and enhanced multicarbon products' selectivity. We reveal that interfacial water near the hydrophobic electrode surface exhibits rigid intermolecular hydrogen bonding interaction, and the degree of which increases with a bias potential. The strong intermolecular hydrogen bond makes it hard for water reorientation leading to a longer metal–H distance, which inhibits water dissociation and decreases *H coverage. Moderate *H coverage not only inhibits hydrogen evolution but also ensures hydrogenation of intermediates realizing promoted C–C dimerization. A faradaic efficiency of 75.2% for CO2 reduction to multicarbon products was ultimately achieved. Our results provide insights into understanding the role of interfacial water structure in controlling reaction selectivity in CO2RR.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
pululu发布了新的文献求助10
刚刚
阿秋完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
悄悄努力,悄悄拔尖完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
此时留念发布了新的文献求助10
4秒前
在水一方应助东山月采纳,获得10
4秒前
春夏秋冬发布了新的文献求助10
5秒前
aprilvanilla应助扒开皮皮采纳,获得10
5秒前
6秒前
7秒前
丘比特应助彩彩采纳,获得10
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
久醉绕心旋完成签到 ,获得积分10
9秒前
mgr发布了新的文献求助20
9秒前
9秒前
子川发布了新的文献求助10
10秒前
zho应助woshihu采纳,获得10
10秒前
10秒前
11秒前
Jasper应助Katie采纳,获得10
11秒前
litianchi完成签到,获得积分10
11秒前
酷波er应助strong.quite采纳,获得10
11秒前
shiyi关注了科研通微信公众号
11秒前
shiyi关注了科研通微信公众号
11秒前
儒雅寒天发布了新的文献求助10
12秒前
rosalieshi应助加减乘除采纳,获得30
12秒前
13秒前
WT发布了新的文献求助30
13秒前
陈陈发布了新的文献求助10
14秒前
Coco完成签到,获得积分10
14秒前
郝宝真发布了新的文献求助10
14秒前
科研狗发布了新的文献求助10
14秒前
凡而不庸完成签到,获得积分10
15秒前
多啦2642完成签到,获得积分10
15秒前
未必发布了新的文献求助10
16秒前
所所应助lghxq采纳,获得10
17秒前
高分求助中
Lire en communiste 1000
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 700
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 700
BIOMIMETIC RESTORATIVE DENTISTRY (volume 2) 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
Evolution 3rd edition 500
Die Gottesanbeterin: Mantis religiosa: 656 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3178048
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2829069
关于积分的说明 7969770
捐赠科研通 2490393
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1327538
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 635270
版权声明 602904