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
愤怒的钻石完成签到,获得积分10
刚刚
傲娇安珊发布了新的文献求助10
刚刚
BeiBei发布了新的文献求助10
刚刚
Camellia完成签到,获得积分10
1秒前
guoshilin完成签到 ,获得积分10
2秒前
深情安青应助jack采纳,获得10
2秒前
慧慧完成签到,获得积分10
2秒前
无敌的我完成签到,获得积分10
2秒前
Metbutterly发布了新的文献求助10
3秒前
科研通AI5应助小文采纳,获得30
3秒前
4秒前
4秒前
minever白完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
无敌的我发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
heyudian发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
张成协完成签到,获得积分10
7秒前
宇宙的琴弦完成签到,获得积分10
8秒前
xsf发布了新的文献求助10
8秒前
Camellia发布了新的文献求助10
8秒前
刘佳瑶完成签到,获得积分20
8秒前
8秒前
飞飞888发布了新的文献求助10
9秒前
顾矜应助玉玊采纳,获得10
9秒前
320me666发布了新的文献求助10
9秒前
Jason完成签到,获得积分10
10秒前
HL发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
星辰大海应助BTW采纳,获得10
12秒前
学术裁缝完成签到,获得积分10
12秒前
忆点儿孤狼完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
smile应助海绵宝宝采纳,获得10
12秒前
稳重的如波关注了科研通微信公众号
13秒前
你好完成签到,获得积分10
14秒前
李爱国应助小小虾采纳,获得10
14秒前
orixero应助无敌的我采纳,获得10
14秒前
高分求助中
(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
Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, Fourth Edition 1000
Determination of the boron concentration in diamond using optical spectroscopy 600
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
Founding Fathers The Shaping of America 500
Distinct Aggregation Behaviors and Rheological Responses of Two Terminally Functionalized Polyisoprenes with Different Quadruple Hydrogen Bonding Motifs 460
Writing to the Rhythm of Labor Cultural Politics of the Chinese Revolution, 1942–1976 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4560552
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3986658
关于积分的说明 12343469
捐赠科研通 3657426
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2014919
邀请新用户注册赠送积分活动 1049681
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 937867