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在CO₂電催化還原過程中，構建Cu⁰-Cu⁺雙活性位點對C-C偶聯生成多碳（C₂₊）產物具有重要意義。然而，Cu基前驅體（Cu⁺等）很容易還原為Cu⁰，特別是在大電流密度下，因此開發一種簡單的Cu⁺穩定方法來形成Cu⁰-Cu⁺雙活性位點非常可取但具有挑戰性。

基于此，天津大學張兵教授和趙博航博士（共同通訊作者）等人報道了利用富勒烯（C₆₀）作為穩定Cu+位點的電子緩沖劑，通過氧化銅和C60前驅體的復合材料得到了由原位形成的Cu⁰-Cu⁺雙活性位組成的催化劑。

在366 mA cm^?2的局部電流密度下，其提供高達61%的C₂₊產品法拉第效率（FE），在-1.4 V下Cu⁺位點具有良好的12 h耐久性。

通過DFT計算，作者分析了C₆₀與Cu⁰之間的電子轉移。單個Cu模型中的Cu位點表現出Cu⁰的特征，CuO_x模型中的氧結合Cu位點表現出Cu⁺位點的電荷密度特征。對比單Cu和CuO_x中的Cu⁰和Cu⁺位點，Cu-C₆₀模型中C₆₀附近Cu位點的電荷密度體現了Cu⁺特征，驗證了Cu⁰-Cu⁺雙活性位點是通過緩沖作用形成。

此外，Cu⁰和C₆₀的電荷密度差和平面平均電子密度差表明，所獲得的Cu⁺位點是由電子通過C₆₀和Cu的界面從Cu轉移到C₆₀引起的。結果表明，C₆₀的電子緩沖作用可在還原條件下穩定Cu⁺位點。

通過原位ATR-FTIR光譜發現，隨著反應時間的增加，CuO預催化劑上Cu⁺位點的肩峰逐漸減小，在-1.4 V施加電位約8 min時幾乎消失。

對于CuO-C₆₀，即使將頻譜采集時間延長到5 h，也可以觀察到Cu⁺的信號，實驗證實了C₆₀的電子緩沖效應和Cu⁺在CuO-C₆₀上CO₂ER過程中形成Cu⁰-Cu⁺雙活性位的穩定性。

C₆₀-Stabilized Cu⁺ Sites Boost Electrocatalytic Reduction of CO₂ to C₂₊ Products. Adv. Energy Mater., 2023, DOI: 10.1002/aenm.202204346.

https://doi.org/10.1002/aenm.202204346.

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張兵/趙博航AEM：CuO-C60電催化CO2還原成C2+產物

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