Poisoning effect of adsorbed CO during CO2 electroreduction on late transition metals

文献情報

出版日 2014-08-20
DOI 10.1039/C4CP03340J
インパクトファクター 3.676
著者

Sneha A. Akhade, Wenjia Luo, Xiaowa Nie, Nicole J. Bernstein, Aravind Asthagiri, Michael J. Janik


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要旨

Copper cathodes, at sufficiently negative potentials, are selective for hydrocarbon production during the electrochemical reduction of carbon dioxide. Other metals, such as Pt, Fe, Ni and Co, produce low to zero hydrocarbons. We employ density functional theory to examine the coverage of reaction intermediates under CO2 electroreduction conditions. A detailed thermodynamic analysis suggests that a high coverage of adsorbed CO at relevant reduction potentials blocks the metal surface sites for H adsorption, preventing C–H bond formation. The potential-dependent energetics of H adsorption and CO formation are highly sensitive to the surface coverage of the adsorbed species. The formation of surface carbon as a competing adsorption intermediate is also explored at relevant reduction potentials. CO2 electroreduction to hydrocarbons over metals active for the thermal reduction process (Fe, Ni, Co, Pt) would require a H supply for C–H bond formation that is competitive with CO* and C* at the surface.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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