课题基金 / 基金详情

原位拉曼光谱研究Pd-Cu纳米催化剂电催化CO2还原构效关系及其反应机理

批准号:
22102150
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王亚浩
依托单位:
学科分类:
电化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王亚浩

项目摘要

结项摘要

王亚浩的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
电催化二氧化碳还原(CO2RR)在储存可再生能源和缓解全球变暖方面具有光明的应用前景,Pd-Cu双金属催化剂由于在CO2RR表现出高活性和高选择性而备受人们关注,但其表界面电子结构究竟是如何影响反应物种的吸附和反应过程,目前缺乏直接实验证据。表面增强拉曼光谱(SERS)具有超高表面灵敏度、低波数区域检测等优势,能够反映分子水平上的结构信息,然而传统SERS难以适用实际纳米催化体系研究。本项目中,申请人拟利用壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS),通过将纳米催化剂可控组装在具有强大拉曼增强能力的SHINs表面,从而将SHINERS应用到Pd-Cu催化剂上CO2电化还原过程原位研究,并精细调控催化剂的形貌与组成,在分子水平获取反应过程中金属-碳键、中间体等物种的演变规律,结合DFT计算推导反应机理并关联催化剂结构-中间物种-性能间的关系,为理性设计和改进CO2还原催化剂提供指导。
英文摘要
CO2 electrochemical reduction (CO2RR)shows great promise in storing renewable energy and alleviating global warming. Pd-Cu bimetallic catalyst with high activity and selectivity towards CO2RR has attracted a lot of attention. How does its electronic structure affect the intermediate adsorption and reaction process, currently only depends on theoretical speculation. Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) with non-destructive and extremely high surface sensitivity, could real-time detect the chemical reaction process at metal surface; however, it is difficult to be applied in nano-catalytic systems. In this project, we take shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy (SHINERS) to investigate the electrocatalytic process of CO2RR at Pd-Cu nanocatalyst surfaces by assembling nanocatalyst on the SHINs. Furthermore, we controllably synthesize the catalysts with different structure and composition, and distinguish the differences between intermediate species at the molecular level. Combined with the DFT calculation, the reaction mechanism and the relationship among intermediate species, catalyst structure and catalytic performance are revealed, which could be useful for rationally designing high-performance catalysts.
电催化二氧化碳还原(CO2RR)在储存可再生能源和缓解全球变暖方面具有光明的应用前景,Pd-Cu双金属催化剂由于在CO2RR表现出高活性和高选择性而备受人们关注,但其表界面电子结构究竟是如何影响反应物种的吸附和反应过程,目前缺乏直接实验证据。本项目中,我们发展了静电组装将纳米催化剂可控组装在具有强大拉曼增强能力的SHINs表面,从而将壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS),应用到Pd-Cu催化剂上CO2电化还原过程原位研究。获取了表面Pd-C、Cu-C和金属-分子键、*CO、*COH等重要中间物种直接证据,并从分子水平上揭示PdCu表面电子结构对桥位吸附的*CO更弱,从而抑制了HCOOH的生成,而CO更容易析出。理论计算在证实了PdCu表面*CO脱附比纯Pd低了0.36 eV。因此PdCu相对于Pd纳米催化剂上CO2还原反应具有更高的CO选择性,
Pt-Ru纳米催化剂上CO及甲醇电氧化过程的原位拉曼光谱研究
  • 批准号:
    LQ21B030010
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王亚浩
  • 依托单位:
国内基金
海外基金