CO2在幾種Au25團簇催化界面上的電化學還原.pdf

1、探尋高效率低能耗的CO2還原方法，并制備良好的CO2電催化還原界面是本文的主要研究目的。本文選取電化學方法來還原CO2，采用具有催化活性的納米金團簇Au25分別構(gòu)筑了自組裝Au25團簇修飾金電極、Au25團簇修飾玻碳電極、2-吡嗪基乙硫醇Au25團簇修飾玻碳電極與2-吡嗪基乙硫醇Au25團簇修飾金電極四種CO2還原界面，采用循環(huán)伏安法(CV)，透射電鏡(TEM)，電化學阻抗(EIS)，現(xiàn)場紅外光譜(FT-IR)，紫外分光光度(UV)等方

2、法研究了四種電催化還原界面上，乙腈溶液中CO2的電催化還原效能，并探討了其還原機理。主要內(nèi)容概括如下:
　　1、Au25團簇修飾電極上CO2的電催化還原。
　　采用較成熟的兩相法合成Au25團簇，通過紫外光譜以及透射電鏡對合成得到的Au25團簇進行表征，然后采用吸附法制備Au25團簇修飾玻碳電極，采用電化學阻抗對制備的Au25團簇修飾玻碳電極進行表征，結(jié)果表明Au25團簇很好的修飾到了玻碳電極表面。在乙腈溶液中，采用現(xiàn)場紅外

3、光譜跟蹤CO2在Au25團簇修飾玻碳電極上進行的電化學還原反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)CO2在Au25團簇修飾玻碳電極上，在-2.1V處出現(xiàn)CO2的還原峰，而在玻碳電極上，由于法拉第效率低，看不到該峰的存在，Au25團簇的存在明顯改變了玻碳電極對CO2的催化還原能耗與效率。
　　電化學及現(xiàn)場紅外光譜電化學結(jié)果表明: Au25團簇修飾玻碳電極改變了玻碳電極上CO2的催化還原機制，不僅降低了CO2還原所需要的電位，而且大大提高了法拉第電流，使得CO

4、2能高效低能耗的還原。
　　2、自組裝法制備Au25團簇修飾金電極上CO2的電催化還原
　　采用自組裝法制備Au25團簇修飾金電極，由于Au-S鍵的結(jié)合使得金Au25團簇能很好的與金電極表面結(jié)合。研究發(fā)現(xiàn)，修飾Au25團簇后，金電極上CO2還原過電位降低了100 mV，這說明Au25團簇的存在使得金電極上CO2的還原需要消耗更少的能量，同時觀察到CO2的二次還原現(xiàn)象，即電位回掃過程中出現(xiàn)CO2還原峰，且過電位較金電極有了15

5、0 mV的降低，表明自組裝法制備的Au25團簇修飾金電極是一個很好的CO2電化學催化還原界面。紅外差譜結(jié)果表明，自組裝法制備的Au25團簇修飾金電極改變了原來金電極上CO2的還原機制，CO2實現(xiàn)了在自組裝Au25團簇修飾金電極上高效率低能耗的還原。
　　3、CO2在2-吡嗪基乙硫醇Au25團簇修飾電極上的電化學還原
　　(1) CO2在2-吡嗪基乙硫醇Au25團簇修飾玻碳電極上的電化學還原
　　選用具有活性吡嗪基的小分

6、子有機物2-吡嗪基乙硫醇作為電催化還原活性物質(zhì)，將其修飾到已經(jīng)制備好的Au25團簇修飾金電極表面來構(gòu)筑新的催化還原界面。采用紅外光譜與電化學研究電極修飾前后對CO2的還原，可以發(fā)現(xiàn)修飾2-吡嗪基乙硫醇后，還原峰電位由-2.1V變?yōu)?1.85 V，絕對值減小了250mV左右，表明2-吡嗪基乙硫醇比單純Au25團簇修飾玻碳電極對CO2具有更好的催化還原效能，可以更高效低能耗的還原CO2，綜合紅外光譜與電化學的數(shù)據(jù)分析表明，2-吡嗪基乙硫醇的