Citation: Liangfeng Chen, Zhuo Wang, Peng Kang. Efficient photoelectrocatalytic CO2 reduction by cobalt complexes at silicon electrode[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2018, 39(3): 413-420. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62993-0
钴联吡啶配合物在硅电极表面高效光电催化二氧化碳还原反应
首先我们构建了电化学三电极体系，研究了在暗环境下三联吡啶钴和二联吡啶钴这两种配合物催化还原二氧化碳的电流密度和电解产物分布情况.由循环伏安曲线发现，这两种配合物都有两组催化还原峰，第二个基于吡啶配体还原的峰具有明显的催化特性.少量水的加入能进一步增加催化电流强度，而三联吡啶钴配合物的催化增强效果更加显著.在变扫速条件下将电流密度对扫速平方根进行归一化处理，发现无论在干燥环境还是少量加水环境下，两种催化剂的归一化电流密度均随扫速降低而明显增强，证明了催化剂具有电催化特性.推测水的催化增强作用可能与质子化电催化过程活性中间体有关.恒电位电解结果说明电催化产物以一氧化碳为主.基于上述研究，我们构建了光电化学三电极体系，以单晶硅片为工作电极，研究了在光照环境下这两种配合物催化还原二氧化碳的电流密度和电解产物分布情况.研究发现，催化剂对二氧化碳仍具有催化活性，光电压为400mV.不同于硅线电极加水导致产氢，改用少量甲醇做质子源后，光电流强度进一步增强，竞争性产氢受到了抑制，从而使一氧化碳的法拉第效率得到显著提高，分别优化为94%和83%，并且光电流在14h内保持稳定.推测甲醇质子源的催化增强作用可能是与改变光电极液接界面传质动力学过程有关.
English
Efficient photoelectrocatalytic CO2 reduction by cobalt complexes at silicon electrode
-
-
[1] M. Bonomo, D. Dini, Energies, 2016, 9, 373, 1-373/32.
-
[2] K. Li, B. S. Peng, T. Y. Peng, ACS Catal., 2016, 6, 7485-7527.
-
[3] M. Schreier, P. Gao, M. T. Mayer, J. S. Luo, T. Moehl, M. K. Nazeeruddin, S. D. Tilley, M. Gratzel, Energy Environ. Sci., 2015, 8, 855-861.
-
[4] J. Kothandaraman, A. Goeppert, M. Czaun, G. A. Olah, G. K. S. Prakash, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 778-781.
-
[5] B. Kumar, J. M. Smieja, A. F. Sasayama, C. P. Kubiak, Chem. Commun., 2012, 48, 272-274.
-
[6] C. W. Machan, M. D. Sampson, C. P. Kubiak, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 8564-8571.
-
[7] M. Schreier, J. S. Luo, P. Gao, T. Moehl, M. T. Mayer, M. Grätzel, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 1938-1946.
-
[8] P. Kang, Z. F. Chen, A. Nayak, S. Zhang, T. J. Meyer, Energy Environ. Sci., 2014, 7, 4007-4012.
-
[9] P. Kang, C. Cheng, Z. F. Chen, C. K. Schauer, T. J. Meyer, M. Brookhart, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 5500-5503.
-
[10] P. Kang, T. J. Meyer, M. Brookhart, Chem. Sci., 2013, 4, 3497-3502.
-
[11] T. Jin, D. He, W. Li, C. J. Stanton Ⅲ, S. A. Pantovich, G. F. Majetich, H. F. Schaefer Ⅲ, J. Agarwal, D. W. Wang, G. H. Li, Chem. Commun., 2016, 52, 14258-14261.
-
[12] L. J. Chen, Z. G. Guo, X. G. Wei, C. Gallenkamp, J. Bonin, E. Anxolabéhère-Mallart, K. C. Lau, T. C. Lau, M. Robert, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 10918-10921.
-
[13] J. D. Froehlich, C. P. Kubiak, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 3565-3573.
-
[14] A. Maurin, M. Robert, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 2492-2495.
-
[15] M. D. Sampson, C. P. Kubiak, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 1386-1393.
-
[16] E. Torralba-Peñalver, Y. Luo, J. D. Compain, S. Chardon-Noblat, B. Fabre, ACS Catal., 2015, 5, 6138-6147.
-
[17] D. He, T. Jin, W. Li, S. Pantovich, D. W. Wang, G. H. Li, Chem. Eur. J., 2016, 22, 13064-13067.
-
[18] R. W. Hay, J. A. Crayston, T. J. Cromie, P. Lightfoot, D. C. L. de Alwis, Polyhedron, 1997, 16, 3557-3563.
-
[19] G. Neri, I. M. Aldous, J. J. Walsh, L. J. Hardwick, A. J. Cowan, Chem. Sci., 2016, 7, 1521-1526.
-
[20] P. Abbasi, M. Asadi, C. Liu, S. Sharifi-Asl, B. Sayahpour, A. Behranginia, P. Zapol, R. Shahbazian-Yassar, L. A. Curtiss, A. Salehi-Khojin, ACS Nano, 2017, 11, 453-460.
-
[21] T. E. Rosser, C. D. Windle, E. Reisner, Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 1-6.
-
[22] J. A. R. Sende, C. R. Arana, L. Hernández, K. T. Potts, M. Keshevarz-K, H. D. Abruña, Inorg. Chem., 1995, 34, 3339-3348.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 4
- 文章访问数: 1631
- HTML全文浏览量: 92
下载:
