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The Role of Electrode–Catalyst Interactions in Enabling Efficient CO2 Reduction with Mo(bpy)(CO)4 As Revealed by Vibrational Sum-Frequency Generation Spectroscopy
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2017-09-20 00:00:00 , DOI: 10.1021/jacs.7b06898 Gaia Neri 1 , Paul M. Donaldson 2 , Alexander J. Cowan 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2017-09-20 00:00:00 , DOI: 10.1021/jacs.7b06898 Gaia Neri 1 , Paul M. Donaldson 2 , Alexander J. Cowan 1
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Group 6 metal carbonyl complexes ([M(bpy)(CO)4], M = Cr, Mo, W) are potentially promising CO2 reduction electrocatalysts. However, catalytic activity onsets at prohibitively negative potentials and is highly dependent on the nature of the working electrode. Here we report in situ vibrational SFG (VSFG) measurements of the electrocatalyst [Mo(bpy)(CO)4] at platinum and gold electrodes. The greatly improved onset potential for electrocatalytic CO2 reduction at gold electrodes is due to the formation of the catalytically active species [Mo(bpy)(CO)3]2– via a second pathway at more positive potentials, likely avoiding the need for the generation of [Mo(bpy)(CO)4]2–. VSFG studies demonstrate that the strength of the interaction between initially generated [Mo(bpy)(CO)4]•– and the electrode is critical in enabling the formation of the active catalyst via the low energy pathway. By careful control of electrode material, solvent and electrolyte salt, it should therefore be possible to attain levels of activity with group 6 complexes equivalent to their much more widely studied group 7 analogues.
中文翻译：
电极和催化剂的相互作用在通过振动和频产生光谱揭示的Mo（bpy）（CO）4高效还原CO 2中的作用
第6族金属羰基配合物（[M（bpy）（CO）4 ]，M = Cr，Mo，W）是有前途的CO 2还原电催化剂。但是，催化活性开始出现极高的负电势，并且高度依赖于工作电极的性质。在这里，我们报告了在铂和金电极上电催化剂[Mo（bpy）（CO）4 ]的原位振动SFG（VSFG）测量。金电极上电催化还原CO 2的起始电势大大提高，是由于通过第二种途径以更高的正电势形成了催化活性物质[Mo（bpy）（CO）3 ] 2 –，可能避免了对生成[Mo（bpy）（CO）4] 2–。VSFG研究表明，最初生成的[Mo（bpy）（CO）4 ] •和电极之间的相互作用强度对于通过低能量途径形成活性催化剂至关重要。通过仔细控制电极材料，溶剂和电解质盐，因此应该有可能达到与第7组类似物相同的第6组复合物的活性水平。
更新日期：2017-09-20
中文翻译：
电极和催化剂的相互作用在通过振动和频产生光谱揭示的Mo（bpy）（CO）4高效还原CO 2中的作用
第6族金属羰基配合物（[M（bpy）（CO）4 ]，M = Cr，Mo，W）是有前途的CO 2还原电催化剂。但是，催化活性开始出现极高的负电势，并且高度依赖于工作电极的性质。在这里，我们报告了在铂和金电极上电催化剂[Mo（bpy）（CO）4 ]的原位振动SFG（VSFG）测量。金电极上电催化还原CO 2的起始电势大大提高，是由于通过第二种途径以更高的正电势形成了催化活性物质[Mo（bpy）（CO）3 ] 2 –，可能避免了对生成[Mo（bpy）（CO）4] 2–。VSFG研究表明，最初生成的[Mo（bpy）（CO）4 ] •和电极之间的相互作用强度对于通过低能量途径形成活性催化剂至关重要。通过仔细控制电极材料，溶剂和电解质盐，因此应该有可能达到与第7组类似物相同的第6组复合物的活性水平。
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