SNUEI

Ligand-modified nanoparticle surfaces influence CO electroreduction selectivity

2024 · Nature Communications

저자

Erfan Shirzadi, Qiu Jin, Ali Shayesteh Zeraati, Roham Dorakhan, Tiago J. Goncalves, Jehad Abed, Byoung‐Hoon Lee, Armin Sedighian Rasouli, Joshua Wicks, Jinqiang Zhang, Pengfei Ou, Victor Boureau, Sungjin Park, Weiyan Ni, 이건희 (Geonhui Lee), Cong Tian, Debora Motta Meira, David A. Sinton, Samira Siahrostami, Edward Hartley Sargent

연구주제

CO2 Reduction Techniques and Catalysts · Electrocatalysts for Energy Conversion · Catalysts for Methane Reforming

NTIS 과학기술표준분류

에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장

가장 가까운 분류(화학 > 유기화학 > 유기합성방법론)가 에너지·환경·원자력 확장 범위 밖이다.

AI 연구 키워드·방법

아세트산 전기합성 일산화탄소 전기환원 구리 촉매 표면 리간드 엔지니어링

밀도범함수 이론(DFT) 라만 분광법

키워드 (OpenAlex)

CO electroreduction acetate production electrochemical CO2 reduction copper catalysts surface ligand engineering sp2 hybridization reaction intermediates Faradaic efficiency

초록

Abstract Improving the kinetics and selectivity of CO 2 /CO electroreduction to valuable multi-carbon products is a challenge for science and is a requirement for practical relevance. Here we develop a thiol-modified surface ligand strategy that promotes electrochemical CO-to-acetate. We explore a picture wherein nucleophilic interaction between the lone pairs of sulfur and the empty orbitals of reaction intermediates contributes to making the acetate pathway more energetically accessible. Density functional theory calculations and Raman spectroscopy suggest a mechanism where the nucleophilic interaction increases the sp 2 hybridization of CO (ad) , facilitating the rate-determining step, CO* to (CHO)*. We find that the ligands stabilize the (HOOC–CH 2 )* intermediate, a key intermediate in the acetate pathway. In-situ Raman spectroscopy shows shifts in C–O, Cu–C, and C–S vibrational fre…

이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)

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교수 1

이건희

연구주제 1

CO2 Reduction Techniques and Catalysts

키워드 4

구리 촉매 · 일산화탄소 전기환원 · 표면 리간드 엔지니어링 · 아세트산 전기합성

방법 2

밀도범함수 이론(DFT) · 라만 분광법