CO2在Rh多晶与单晶面上电化学催化还原研究.pdfVIP

CO：在Rh多晶和单晶面上电化学催化还原研究 洪双进 周志有 孙世刚 (厦门大学化学系固体表面物理化学国家重点实验室，厦门361005) 区泽堂邵国强 (香港浸会大学化学系，香港) CO：是一种重要的c．分子，作为有机物的最终氧化产物，COz既是主要的温室效应气体，又 是一个具有潜在利用前景的巨大的碳资源。因此，对于COz还原的研究在环境保护及资源优化利 用方面具有重要意义。在电化学催化中可通过控制电极／溶液界面的电场来控制电化学反应，同时 利用电子作为还原剂，在CO：还原的研究方面获得了可喜的进展01。本文设计电化学程序电位扫 考察了电极表面结构、电极电位对CO：还原的影响规律，以期对CO。在铑电极上的还原产物结构 及还原机理有进一步的认识。 1试验 设计的程序电位扫描法如图1所示，电解质溶液中通人CO：至饱和后，电极电位首先凋至还 V／SCE的区间扫描两圈，同时记录电 原电位(E，)并持续预定时间(￡，)，然后电位在一0．26～o．60 流电位曲线以便进行定量分析。电化学原位红外反射光谱方法如文献[2]所述，文中电位参比饱和 甘汞电极(SCE)。 2结果与讨论 图2中列出Rh和具有明确原子排列结构的 Rh(100)及Rh(111)电极在含有饱和cO：的0．1 mol／L HcJO。溶液中的程序电位扫描曲线。在Rh v／兰 表面(图1a)，电极电位预先在E，(一0．25 SCE)停留‘，(120 s)，在第一圈扫描中，在0．3V画 附近出现一个正向的氧化电流峰，随后记录电流一 电位(卜E)曲线中这个氧化峰消失，同时伴随着 氢吸脱附电流增大。由此可见，CO。在Rh电极表 面发生了电催化还原，其还原产物在电极表面吸 O．2 o．6 附，抑制了电极表面的氢吸脱附反应，并在第一次 电位(E)／v 正向电位扫描中发生氧化，在0．3V给出一个电 图1 Rh，Rh(100)和Rh(111)电极上 流峰。对于Rh(】00)电极，其i-E曲线特征与Rb CO：还原的的程序电位扫描曲线 电极相似，但Rh(1i1)与这两者不同，其电流电 位曲线中没有明显的氧化峰出现，显示其对CO：还原反应的催化活性较低。由不同电极上CO：还 原产物的氧化电量得到这三种不同表面结构的铑电极对CO。还原的催化活性顺序为：Rh(111) Rh(100)Rh。 ·580· 905，2020 图。在Rh电极的红外谱图中．可在1 cm-1附近观察到双极峰，分别对应于线性和桥式 ¨ g 葚 d i 罾 曾 ■ t-o一×o．_j^瞳＼叫日v越嘱智霉 2200 2000 1800