Новое исследование связывает структуру с эффективностью взаимодействия

Команда исследователей разработала новую исследовательскую модель, которая упрощает понимание того, как каталитические структуры влияют на их взаимодействия. Исследование было сосредоточено на электрохимической реакции восстановления CO2 с использованием катализаторов на основе оксида олова, что позволило получить важную информацию о поверхностно-активных веществах и их эффективности. Этот прорыв позволяет разрабатывать эффективные катализаторы по индивидуальному заказу и открывает путь для дальнейшего исследования электрокаталитических реакций с целью содействия разработке масштабируемых высокопроизводительных электрокатализаторов.

Важным достижением в борьбе с изменением климата и переходом к устойчивому развитию стало то, что группа исследователей представила новую исследовательскую структуру, которая упрощает понимание того, как каталитические структуры влияют на их взаимодействия.

Подробности достижения исследователей опубликованы в журнале Ангиоандте хими.

Понимание того, как поверхность катализатора влияет на его активность, может помочь разработать эффективные каталитические структуры для конкретных требований реакции. Однако понять механизмы, лежащие в основе этой взаимосвязи, — непростая задача, учитывая сложную интерфейсную микросреду электростимулов.

«Чтобы расшифровать это, мы оптимизировали реакцию электрохимического восстановления углекислого газа (CO2RR) в катализаторах на основе оксида олова (Sn-O), — отмечает Хао Ли, доцент Научно-исследовательского института перспективных материалов Университета Тохоку (WPI-AIMR). ) и соответствующий автор статьи. «При этом мы не только обнажили активную поверхность Классифицировать катализаторов на основе SnO2 во время CO2RR, но также установил четкую взаимосвязь между поверхностными частицами и характеристиками CO2RR».

Стандартная исследовательская модель выявляет взаимосвязь структура-свойство-активность для реакции электрохимического восстановления углекислого газа (CO2RR) на SnO2. На этом изображении показана реконструкция поверхности, вызванная кислородными вакансиями (покрытие 1/1 мл) и поверхностно-активными веществами (слой олова), ответственными за селективное производство HCOOH. Авторы и права: Хао Ли и др.

Перспективный способ снижения выбросов углекислого газа

CO2 признан многообещающим способом сокращения выбросов CO2 и производства ценного топлива с использованием муравьиной кислоты. кислый (HCOOH) является примечательным продуктом из-за его различных применений в таких отраслях, как фармацевтика, металлургия и восстановление окружающей среды.

Предложенный метод помог идентифицировать истинные поверхностные состояния SnO2, ответственные за его эффективность в реакциях восстановления CO2 в определенных электрокаталитических условиях. Кроме того, команда подтвердила свои выводы посредством экспериментов с использованием различных форм SnO2 и передовых методов определения характеристик.

Ли и его коллеги разработали свою методологию, объединив теоретические исследования с экспериментальными электрохимическими методами.

«Мы успешно преодолели разрыв между теоретическим и экспериментальным, обеспечив всестороннее понимание поведения катализатора в реальных условиях процесса», — добавляет Ли.

Сейчас исследовательская группа сосредоточена на применении этой методологии к различным электрохимическим реакциям. При этом они надеются узнать больше об уникальных связях между структурой и активностью, что ускорит разработку масштабируемых высокопроизводительных электрокатализаторов.

Ссылка: «Расшифровка взаимосвязи структура-активность при электровосстановлении CO2 через SnO2 с помощью стандартной исследовательской модели», Чжунъюань Го, Ихун Ю, Конгконг Ли, Эгон Кампос душ Сантос, Тяньи Ван, Хуэйхуэй Ли, Цзян Сюй, Чуанвэй Лю и Хао. Ли, 29 января 2024 г., Angewandte Chemie, международное издание.
дои: 10.1002/anie.202319913