04. 模板法分级多孔金产CO
发布于 2021-01-22 09:21
推出的结构是通过模板法做AuAg的规律微孔材料,之后利用硝酸腐蚀把Ag的部分剔除,留下有纳米级孔的Au,整体就是含有200-300 nm 微孔通道和~10 nm纳米孔的Au材料,实现了在-0.264 V vs. RHE的小过电势下85.8%的CO选择性。
文章中的control group就是没有任何结构,直接deposit在Si上的Au,模板+Only Au deposition的微孔材料(M-Au),AuAgalloy剔除Ag的nanoporous Au (N-Au),和作者强推的微孔+纳米孔的(M/N-Au)做对比。
Introduction部分的思路:提升intrinsic的activity可以通过high index plane, grain boundary, surface structure 等途径,此外,pH也会有影响。尽管这样,之前的1 2维结构不容易form 多孔,因为容易aggregation。3维多级孔结构可以带来多活性位点、方便反应物传输、短ion electron传输路径的好处。因此…
不过哦,文章significance部分里面讲,说“effect on bothselectivity and productivity by controlling por sizes and distributions”,文章中并没有讨论distributions。
模板用的是3D epoxy (SU-8)配合光刻bulabula的,实验步骤不懂。金属是electroplating上的。去除Ag的方法会残留小于10.3%的Ag在里面,但是对性能对比得出结论影响不大,Ag也是产CO的。
文章中用CO 的partial current density做的Tafel斜率,斜率低证明了faster first electron transfer step. (没想到这么简单)。
此外XRD中(200)峰在M/N-Au和N-Au存在证明了Ag走带来高指数晶面。
关于local pH的证明第一次见
利用两种electrolyte K2HPO4(缓冲剂)和KClO4来测试,并且与KHCO3(正常测试的电解液)来进行对比,性能与KClO4更接近来证明有稳定local high pH的作用。但,其实没有懂。比如那pH到底是多少??以及KClO4有没有可能localpH有变化之类的?而且如果这样讲的话,那其他构型的也和KClO4更接近啊,优势体现在哪里?哦,可能懂了,是不是N/M-Au的性能和缓冲液K2HPO4的差别最小,因而有稳定的作用啊?附上原文。
In addition, thelocal pH effect is analyzed with two different electrolytes in K2HPO4 and KClO4 Due to the complex nanostructures having many pores,the CO selectivity of all of the electrodes in the KHCO3 electrolyte is close to the selectivity in the KClO4 electrolyte, which has no buffering ability. Thisresult means that all our prepared Au nanostructure samples form a local pH gradientwell.
current的图可以log画,更清晰的对比不同电位上三种构型的差别。
为了强调真正活性,除掉了电化学面积。
文章用reduction peak的面积以无结构Au为reference给出了相对的roughness factor。
对比了不同厚度在两个电位下的情况,-0.274 V,比较温和,-0.574 V比较快。那么M-Au因为其通道更规整,有利于electrolyte transport,所有的surface都能用用用上,在负电位下表现就明显更好,但会受限于厚度比较明显,其他两种构型则在这方面影响不大。看小负电位情况,N/M-Au就有优势了,而且随厚度变化也不明显,整体来说表现不错。
对reduction peak shift的情况进行观察,就发现纳米孔多的延迟久,来证明nanoporous可能导致slow kinetics of electrons and ions。
综上大概就是想说微孔有利于传输,但是厚了不行,纳米孔太多会导致kinetics下降,那么结合了两者的N/M 就是最好的啦~
此外还强调了微孔通道对产物及反应物bubble生成和传输的重要性。
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