Reaction Kinetics of Photoelectrochemical CO2 Reduction on a CuBi2O4-Based Photocathode

光电阴极 材料科学 光电流 氧化还原 人工光合作用 电子转移 光电化学电池 电化学 光电化学 动力学 反应速率 载流子 化学物理 化学工程 光化学 电解质 电极 光催化 催化作用 物理化学 光电子学 化学 电子 有机化学 物理 量子力学 工程类 冶金
作者
Jiaqi Jin,Jundie Hu,Jiafu Qu,Guangming Cao,Lei Yan,Zhi Zheng,Xiaogang Yang,Chang Ming Li
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (15): 17509-17519 被引量:18
标识
DOI:10.1021/acsami.2c02205
摘要

The CO2 reduction reaction (CO2RR) is an essential step in natural photosynthesis and artificial photosynthesis to provide carbohydrate foods and hydrocarbon energy in the carbon-neutral cycle. However, the current solar conversion efficiencies and/or product selectivity of the CO2RR are very sluggish due to its complicated multiple-step charge transfer reactions. Here, we systematically investigate the charge transfer reaction rate during CO2 reduction on CuBi2O4 photocathodes, where the surface is modified with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). We discover that the surface amine group increases the charge separation rate, significantly enhancing the surface charge transfer reaction rate. However, the surface acidity has less influence on the first-order reaction, indicating that a rate-determining step (RDS) exists in the early stage of the photoelectrochemical cell (PEC) processes. Moreover, the intensity-modulated photocurrent spectroscopy (IMPS) confirms that both surface charge transfer and the recombination rate on APTES-coated CuBi2O4 are larger than bare CuBi2O4 while possessing comparable charge transfer efficiencies. Overall, the surface charge transfer reactions under the PEC condition require designing more effective nanostructured photoelectrodes and powerful characterization methods to intrinsically increase the charge separation and transfer rate while reducing the recombination rate.
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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
www完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
222发布了新的文献求助10
2秒前
黄量杰成发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
sansan完成签到 ,获得积分10
5秒前
manru发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
ASIS完成签到,获得积分10
6秒前
刘祥发布了新的文献求助10
6秒前
虚拟的柠檬完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
run发布了新的文献求助50
9秒前
赵乂发布了新的文献求助10
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
lyt发布了新的文献求助10
10秒前
yunyueqixun完成签到 ,获得积分10
10秒前
倪侃发布了新的文献求助10
10秒前
时567完成签到,获得积分10
10秒前
manru完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
sure发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
13秒前
13秒前
小郑不睡觉完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
14秒前
nenoaowu发布了新的文献求助10
14秒前
我是老大应助黄量杰成采纳,获得200
15秒前
Orange应助闲听花落采纳,获得10
15秒前
浮游应助222采纳,获得10
17秒前
Su应助misong采纳,获得10
17秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
NexusExplorer应助初生西红柿采纳,获得10
18秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
高分求助中
Comprehensive Toxicology Fourth Edition 24000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
LRZ Gitlab附件(3D Matching of TerraSAR-X Derived Ground Control Points to Mobile Mapping Data 附件) 2000
World Nuclear Fuel Report: Global Scenarios for Demand and Supply Availability 2025-2040 800
The Social Work Ethics Casebook(2nd,Frederic G. R) 600
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 500
AASHTO LRFD Bridge Design Specifications (10th Edition) with 2025 Errata 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 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5125089
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4329088
关于积分的说明 13489719
捐赠科研通 4163770
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2282542
邀请新用户注册赠送积分活动 1283707
关于科研通互助平台的介绍 1222981