
物理化学学报 >> 2023, Vol. 39 >> Issue (4): 2210025.doi: 10.3866/PKU.WHXB202210025
所属专题: 庆祝谢有畅教授九十华诞专刊
收稿日期:2022-10-20
录用日期:2022-11-21
发布日期:2022-11-24
通讯作者:
徐冰君
E-mail:b_xu@pku.edu.cn
基金资助:
Yifei Xu, Hanwen Yang, Xiaoxia Chang, Bingjun Xu(
)
Received:2022-10-20
Accepted:2022-11-21
Published:2022-11-24
Contact:
Bingjun Xu
E-mail:b_xu@pku.edu.cn
Supported by:摘要:
电催化过程是实现社会向可再生能源与化学品转型的主要驱动力之一。电催化动力学分析是探索反应机理和建立电催化剂构效关系行之有效的方法。本文将通过三个广泛研究的电催化反应:电化学CO2、CO还原反应和氧还原反应,探讨Tafel分析的普遍过程、隐含假设以及需要注意的问题。此外,本文将介绍电化学反应活化参数的基本概念和关键热力学、动力学变量之间的关系。
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Table 2
Summary of reaction schemes for C2+ product and corresponding Tafel slopes 18."
| Reaction scheme | b/(mV∙dec−1) | pH dependent | |
| M.1 | 120 | No | |
| M.2 | 120 | No | |
| M.3 | 40 | No | |
| M.4 | 60 | Yes | |
| M.5 | 40 | Yes |
Fig 1
(a) Tafel plots for ethylene formation at different electrolyte pH 18; (b) CO adsorption isotherms on Cu at different electrolyte pH 19; (c) the logarithms of partial current densities for ethylene formation versus logarithms of pCO 19; (d) partial current density forethylene and ethanol at various CO partial pressures 23."
Table 3
Possible CO2RR mechanisms andcorresponding Tafel slopes 24."
| Elementary step | ba/(mV∙dec−1) | |
| M. i | CO2 + H2O + e− + * ↔ *COOH + OH− | 120 |
| *COOH + H2O ↔ *COOHH ++ OH− | 60 | |
| *COOHH + + e− ↔ *CO + H2O | 40 | |
| *CO ↔ CO + * | 30 | |
| M. ii | CO2 + e− + * ↔ *CO2− | 120 |
| *CO2− + H2O ↔ *COOH + OH− | 60 | |
| *COOH + H2O + e− ↔ *CO + OH− | 40 | |
| *CO ↔ CO + * | 30 |
Table 4
Transfer coefficients and corresponding zero adsorbate coverage Tafel slopes for each potential RDS 27."
| Elementary step | α if RDS | b/(mV·dec−1) (θ* = 1) |
| O2 + H + + e− + * ↔ *OOH | β1 + θOH + 2θO + 3θOOH | 120 |
| *OOH + * ↔ *O + *OH | 1 + 2θOH + 4θO − 2θOOH | 60 |
| *O + H + + e− ↔ *OH | β3 + 2 + θOH − 2θO − θOOH | 24 |
| 2(*OH + e− ↔ H2O + *) | β4 + 1 − θOH − θOOH | 40 |
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