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Investigating the Effect of the Initial Valence States of Copper on CO2 Electroreduction
ChemElectroChem ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-08-25 , DOI: 10.1002/celc.202100913 Minfang Wu 1 , Xiao Dong 2 , Wei Chen 1 , Aohui Chen 3 , Chang Zhu 4 , Guanghui Feng 5 , Guihua Li 6 , Yanfang Song 1 , Wei Wei 1 , Yuhan Sun 7
ChemElectroChem ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-08-25 , DOI: 10.1002/celc.202100913 Minfang Wu 1 , Xiao Dong 2 , Wei Chen 1 , Aohui Chen 3 , Chang Zhu 4 , Guanghui Feng 5 , Guihua Li 6 , Yanfang Song 1 , Wei Wei 1 , Yuhan Sun 7
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Abstract: The valence states of copper always play an important role for the most studied copper-based catalysts in CO2 electroreduction (CO2ERR). In this work, distinct Cu, Cu2O, and CuO nanoparticles with similar particle size on active carbon are synthesized via carbonthermal reduction. Although all CuOx nanoparticles are reduced to metallic Cu during CO2ERR, their different initial valence states result in particle-size variations and different CO2ERR performances. Cu nanoparticles in Cu/C evolve into smaller particles, while those derived from Cu2O/C and CuO/C agglomerate into larger ones. The optimal CO production potential of CO drops with decreasing particle size and is as low as −0.7 V (vs. the eversible hydrogen electrode) on Cu/C. Furthermore, Cu nanoparticles in Cu/C expose much more active sites with higher electrochemical active area and stronger CO adsorption, which further promote C−C coupling to produce C2+ products while inhibiting competitive hydrogen evolution.
中文翻译：
研究铜的初始价态对 CO2 电还原的影响
摘要: 铜的价态对于研究最多的铜基催化剂在 CO 2电还原(CO 2 ERR) 中一直起着重要作用。在这项工作中，通过碳热还原在活性炭上合成了不同的 Cu、Cu 2 O 和具有相似粒径的 CuO 纳米颗粒。尽管所有的CuO x纳米粒子在CO 2 ERR过程中都被还原为金属Cu ，但它们不同的初始价态会导致粒度变化和不同的CO 2 ERR 性能。Cu/C 中的 Cu 纳米粒子演化成更小的粒子，而源自 Cu 2O/C 和 CuO/C 聚集成更大的。CO 的最佳 CO 生产潜力随着粒径的减小而下降，并且在 Cu/C 上低至 -0.7 V（相对于可逆氢电极）。此外，Cu/C 中的 Cu 纳米粒子暴露出更多的活性位点，具有更高的电化学活性面积和更强的 CO 吸附，这进一步促进了 C-C 耦合以产生 C 2+产物，同时抑制竞争性析氢。
更新日期：2021-09-03
中文翻译：
研究铜的初始价态对 CO2 电还原的影响
摘要: 铜的价态对于研究最多的铜基催化剂在 CO 2电还原(CO 2 ERR) 中一直起着重要作用。在这项工作中，通过碳热还原在活性炭上合成了不同的 Cu、Cu 2 O 和具有相似粒径的 CuO 纳米颗粒。尽管所有的CuO x纳米粒子在CO 2 ERR过程中都被还原为金属Cu ，但它们不同的初始价态会导致粒度变化和不同的CO 2 ERR 性能。Cu/C 中的 Cu 纳米粒子演化成更小的粒子，而源自 Cu 2O/C 和 CuO/C 聚集成更大的。CO 的最佳 CO 生产潜力随着粒径的减小而下降，并且在 Cu/C 上低至 -0.7 V（相对于可逆氢电极）。此外，Cu/C 中的 Cu 纳米粒子暴露出更多的活性位点，具有更高的电化学活性面积和更强的 CO 吸附，这进一步促进了 C-C 耦合以产生 C 2+产物，同时抑制竞争性析氢。
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