Structure-sensitive CO2 electroreduction to hydrocarbons on-SI
非富勒烯有机受体-共扼聚合物太阳能电池的研究
非富勒烯有机受体-共扼聚合物太阳能电池的研究非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池的研究近年来,太阳能电池作为一种可再生清洁能源的利用方式,备受研究者的关注。
在太阳能电池中,有机聚合物作为可拓展、低成本的替代材料,逐渐取代了传统的无机材料。
而在有机聚合物中,非富勒烯有机受体/共扼聚合物体系因其优异的光电转换性能而备受瞩目。
非富勒烯有机受体/共扼聚合物体系以其高效的电荷传输、宽带隙以及可调制的分子结构等特点,被广泛应用于太阳能电池的研究中。
与传统的有机受体(如富勒烯)相比,非富勒烯有机受体的分子结构更加灵活多样,这使得其在吸光特性和电荷传输过程中具有更高的调控性。
同时,非富勒烯体系具有更大的共轭度、更低的带隙能量以及更好的光电转换效率,因此在太阳能电池中展示出了更好的性能。
与非富勒烯有机受体相结合的共扼聚合物是另一个关键因素。
共扼聚合物作为电子传输材料,能够提供更多的电子传输通道,从而有效提高太阳能电池的光电转换效率。
此外,共扼聚合物的添加还可以调控太阳能电池的膜形态,在形成连续的电荷传输通道的同时提高了载流子的迁移率。
在非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池的研究中,除了合适的材料选择外,界面性质的优化也是提高效率的关键。
界面性质的优化可以通过调控过程和材料结构的方式来实现。
例如,通过合理的溶剂选择和处理方法,可以在材料之间形成紧密的接触,提高电子传输效率。
此外,界面材料的引入还可以增加电子传输通道的数量,优化载流子的迁移。
在材料的合成和器件工艺的改进上,目前还有一些挑战与瓶颈需要克服。
例如,非富勒烯有机受体的合成方法复杂,制备成本较高,还需要进一步降低材料成本。
此外,器件的稳定性和尺寸的可扩展性也需要进一步改进。
总结起来,非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池的研究展示出了潜在的高效能源转换性能。
在材料的选择、界面性质的优化以及合成工艺的改进等方面,还存在着一些挑战和需求进一步解决。
通过持续的研究和不断的改进,相信非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池将在未来成为一种重要的可再生能源转换技术综上所述,非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池具有潜力成为一种高效的可再生能源转换技术。
co2选择性电化学还原的研究概况
co2选择性电化学还原的研究概况近年来,为了减轻臭氧层破坏,减少温室效应气体的排放,以CO2为原料的工业合成及重新利用CO2资源成为研究热点。
CO2选择性电化学还原是一种重要的CO2资源化处理技术,也是当前研究的热点之一。
本文旨在通过综述CO2选择性电化学还原的研究进展,总结相关技术,以期为研发提供技术支持。
一、CO2电化学还原的发展历史CO2选择性电化学还原的研究可以追溯至上世纪90年代中期。
美国哈佛大学的贝瑞教授首先提出了“CO2直接电化学还原”(Direct Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide)的概念,阐述了甲烷类物质与CO2直接通过电极反应反应,从而转化CO2为有用物质的可能性,引发了后续研究。
其后,研究人员从多个维度开展CO2选择性电化学还原研究,包括合成电极材料、反应系统参数控制、反应条件优化、还原助剂选择以及添加剂的研究。
二、CO2选择性电化学还原的进展1.电极材料的研究迄今为止,研究人员已经发展出许多种电极材料,常用的有有机金属氧化物、有机金属混合氧化物、配位聚合物、钴类催化剂、活性金属、氧化物氧化物触媒以及光催化触媒等。
其中,有机金属氧化物和混合氧化物类电极最为常用,由于它们的良好的极化性能、颗粒面积和活性中心的活性,在CO2选择性电化学还原研究领域具有良好的性能。
2.反应参数控制控制反应系统的参数是CO2选择性电化学还原效率的关键,包括电极电流密度、反应温度和反应压力等。
研究发现,当反应温度从室温升高至100℃或以上时,反应还原产物的收率会大大增加;当电极电流密度升高至2 mA/cm2时,CO2选择性电化学还原的效率也会大大提高;同时,降低反应压力也能够增加反应的收率。
3.反应条件优化研究表明,空气氧含量、水含量和添加剂等反应条件均会对CO2选择性电化学还原产物收率带来重要影响。
为了提高CO2选择性电化学还原的效率,需要考虑这些反应条件,并进行有效优化。
电催化二氧化碳还原催化剂、电解液、反应器和隔膜研究进展
物 理 化 学 学 报Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39 (12), 2302037 (1 of 24)Received: February 23, 2023; Revised: March 28, 2023; Accepted: March 28, 2023; Published online: April 4, 2023. *Correspondingauthor.Email:**************.cn;Tel:+86-21-67792379;Fax:+86-21-67792159.The project was supported by the “Scientific and Technical Innovation Action Plan” Hong Kong, Macao and Taiwan Science & Technology Cooperation Project of Shanghai Science and Technology Committee, China (19JC1410500) and the National Natural Science Foundation of China (91645110). 上海市“科技创新行动计划”港澳台科技合作(19JC1410500)和国家自然科学基金(91645110)资助项目© Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica[Review]doi: 10.3866/PKU.WHXB202302037Research Advances in Electrocatalysts, Electrolytes, Reactors and Membranes for the Electrocatalytic Carbon Dioxide Reduction ReactionLuwei Peng 1,3, Yang Zhang 1, Ruinan He 1, Nengneng Xu 1, Jinli Qiao 1,2,*1 State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials, College of Environmental Science and Engineering,Donghua University, Shanghai 201620, China.2 Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security, Shanghai 200092, China.3 Department of Applied Physics, Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong 999077, China.Abstract: Human activities primarily rely on the consumption of the fossil energy, which has led to an energy crisis and environmental pollution. Since the industrial revolution, the atmospheric CO 2 concentration has been continuously increasing, and reached 414 × 10−6 in 2020, which has resulted in global warming and glacial ablation. Converting CO 2 into high-value-added fuels and chemicals can alleviate environmental problems, enable the storage of intermittent renewable energy (wind and solar power), and provide a new route for fuel synthesis. The electrochemical CO 2 reduction reaction (CO 2RR) has attracted extensive attention owing to its mild reaction conditions, controllability, environmental friendliness, and the ability to generate various products. There are four key steps in a typical CO 2RR: (1) charge transport (electrons are transported from the conductive substrate to the electrocatalyst); (2) surface conversion(CO 2 is adsorbed and activated on the surface of the catalyst); (3) charge transfer (electrons are transferred from the catalyst surface to the CO 2 intermediate); and (4) mass transfer (CO 2 diffuses from the electrolyte to the catalyst surface, and the products diffuse in the reverse pathway). The former two steps depend on the type of membrane and the development of highly conductive catalysts with abundant active sites, while the latter two steps rely on the properties of the electrolyte and the optimization of the electrolytic cell configuration. To meet the high-selectivity (> 90%), superior-activity (> 200 mA ∙cm −2), and excellent-stability (> 1000 h) requirements of the CO 2RR as per industrial standards, the design of efficient electrocatalysts has been a key research area in recent decades. However, other factors have rarely been investigated. In this review, we systematically summarize the development of electrocatalysts, effect of the electrolyte, progress in the development of the reactor, and type of membrane in the CO 2RR from industrial and commercial perspectives. First, we discuss how first-principles calculations can be used to determine the chemical rate for CO 2 reduction. Additionally, we discuss how in situ or operando techniques such as X-ray absorption measurements can reveal the theoretically proposed reaction pathway. The microenvironment (e.g., pH, anions, and cations) at the three-phase interface plays a vital role in achieving a high CO 2RR performance, which can be controlled by changing the electrolyte properties. Further, the suitable design and development of the reactor is very critical for commercial CO 2RR technology because CO 2RR reactors must efficiently utilize the CO 2 feedstock to minimize the cost of upstream CO 2 capture. Finally, different types of membranes based on different ion-transfer mechanisms can affect the CO 2RR performance. The development opportunities and challenges toward the practical application of the CO 2RR are also highlighted. Key Words: Electrochemical CO 2 reduction reaction; Electrocatalyst; Electrolyte; Membrane; Reactor;Industrialization电催化二氧化碳还原催化剂、电解液、反应器和隔膜研究进展彭芦苇1,3,张杨1,何瑞楠1,徐能能1,乔锦丽1,2,*1东华大学环境科学与工程学院,纤维材料改性国家重点实验室,上海 2016202上海市污染控制与生态安全研究院,上海 2000923香港理工大学应用物理系,香港999077摘要:人类社会的正常运转非常依赖化石能源,然而化石能源的消耗已导致能源危机和环境污染,同时空气中CO 2的含量从工业革命以来一直攀升。
二氧化碳电催化英文文献
二氧化碳电催化英文文献1.In situ Probing the Electrochemical Performance of Nanoscale Amorphous Ni-Fe Oxides for CO2 ReductionAbstractCO2 electroreduction into liquid chemical products is a carbon-neutral technology that converts a non-renewable carbon resource into renewable chemicals, offering promising opportunities for chemical production and for sustainability. Materials that could efficiently catalyze the electrochemical conversion of CO2 are highly attractive, yet few studies have investigated the intrinsic behaviour of catalysts during electrolysis with in situ methods. Here, we use a multitechnique approach (in situ spectroelectrochemistry, impedance spectroscopy,X-ray photoelectron spectroscopy, and optical-grade cryofixation) to track the electrochemical behaviour of amorphous Ni-Fe oxides down to nanometer scale during CO2 electrolysis. The results unambiguously confirm that under CO2 electrolysis the electrochemical performance of amorphous Ni-Fe oxides, down to 6 nm crystallite size, does not appreciably depend on the particle morphology or on the crystallite size. Such findings are a must for the development of CO2 electrolysisreactors that require nanostructured materials with improved performance.2.Catalytic oxidation of formaldehyde to CO2 and H2O oxidation on Iridium oxide-based thin filmsAbstractThe catalytic oxidation of formaldehyde to CO2 and H2O on thin films of mainly Iridium oxide-based catalysts with composition IrOx/CeO2 and reinforcements of TiO2 and La2O3 is studied. Samples with Ir/Ce molar ratios equal to 1, 0.75, and 0.5 are studied. The films were synthesised by pulsed laser deposition on aluminosilicate substrates. The FBRM particle size distributions obtained by laser diffraction showed particles between 10 and 250 nm, in all the films. The BET surface area measured were 22, 26 and 36 m2 /g for Ir 1, Ir 0.75 and Ir 0.5, respectively. The XRD showed that the films were only composed by amorphous around Iridium, for the different molar ratios. The catalytic performance was evaluated in a fixed-bed flow reactor and carbon dioxide and water vapour selectivitiesobtained with Ir 0.75 as high as 100%. Temporal stability tests showed fast and monotonic deterioration in the activity of the Ir 1, while the Ir 0.75 showed the highest stability on 60 h of operation. These results are promising results for the development of thin film-catalysts for the fine chemicals industry.。
骨架非稠合的非富勒烯受体
骨架非稠合的非富勒烯受体占肖卫【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2019(035)004【总页数】2页(P351-352)【作者】占肖卫【作者单位】北京大学工学院材料科学与工程系,北京 100871【正文语种】中文相对于富勒烯类电子受体,新型非富勒烯受体具有吸光能力强,能级和结构可调等优点,对于提升有机太阳电池光电转换效率具有重要意义。
近年,基于稠环结构的电子受体(FREAs)受到了国内外研究者们最多的关注 1,2。
这一类分子具有良好的骨架平面性,高度离域的电子结构和强聚集倾向的末端基团有利于分子间的π-π堆积和电荷转移。
另外,基于FREAs体系的有机太阳电池能量损失也可以低至0.4-0.5 eV 3。
基于以上稠环结构的设计策略,科研人员设计并合成了许多稠环电子受体,所制备的有机太阳电池器件效率突破了 14% 4。
然而,我们注意到FREAs骨架通过化学键联稠合,往往需要涉及多步的化学反应,合成成本偏高。
并且目前各个课题组的研究方向更是在分子结构中并入了更多的芳环或者使用更复杂的稠环结构,其合成的难度还会成倍增大 5,6。
随着电池效率的不断提高,简化分子结构,降低合成成本对实现有机太阳电池的规模应用具有重要的应用价值。
浙江大学陈红征教授研究团队尝试简化FREAs的结构,提出采用非稠合环核作为构筑单元,利用分子内氢键构筑非富勒烯受体,成功制备了效率超过11%的有机太阳电池7,8,但其化学结构中仍包含了复杂的稠环结构。
如何使用巧妙的化学设计来避免复杂的稠环结构的使用,简化合成步骤,并且保留FREAs的优势,值得进一步研究。
最近,该团队进一步设计了一种结构简单的骨架非稠合的电子受体分子(ICTP),中心骨架仅有一个苯环和两个噻吩环;同时利用该团队之前掌握的碳氢活化技术 9,简单高效地合成了目标产物,并成功将其应用到了有机太阳电池中。
该工作已在物理化学学报上在线发表(doi: 10.3866/PKU.WHXB201805091) 10。
双功能羟基氧化铟催化剂中氧空位在生物质增值与co2转化电化学耦合中
双功能羟基氧化铟催化剂中氧空位在生物质增值与co2转化电化学耦合中1.引言1.1 概述概述随着全球能源需求的增加和环境问题的日益突出,利用可再生能源和降低二氧化碳排放已经成为当今世界所面临的重要任务。
生物质与碳排放减少之间存在着密切的联系。
在这种背景下,羟基氧化铟(InOOH)催化剂作为一种双功能材料,展示出在生物质增值和二氧化碳(CO2)转化领域中的巨大应用潜力。
本文将介绍双功能羟基氧化铟催化剂的研究进展,重点关注其在生物质增值和CO2转化电化学耦合中的应用。
首先,我们将详细探讨羟基氧化铟催化剂的特性和制备方法。
然后,我们将介绍氧空位在生物质增值过程中的作用和应用。
通过引入氧空位,羟基氧化铟催化剂能够有效提高生物质的降解效率和选择性,从而促进生物质转化为高附加值产品的过程。
接下来,我们将探讨氧空位在CO2转化电化学耦合中的应用。
氧空位能够调控羟基氧化铟催化剂的电子结构和表面活性位点,从而提高CO2的吸附和活化能力,进而促进其高效转化为有价值的化合物。
通过本文的撰写和总结,我们旨在全面了解双功能羟基氧化铟催化剂的应用前景,为生物质增值和CO2转化电化学耦合领域的研究提供一定的指导和启示。
此外,我们还将展望氧空位在生物质增值与CO2转化电化学耦合中的未来发展方向,并提出一些建议和观点,以促进相关领域的进一步研究和应用推动可持续发展的进程。
文章结构部分主要介绍了整篇文章的组织结构,即各个章节的内容概述和连接关系。
文章结构的设计应当具有逻辑清晰、层次分明的特点,以确保读者能够快速把握文章的主旨和论点。
具体内容如下:1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分,各个部分的内容安排如下:引言部分首先对本文的研究领域进行概述,介绍双功能羟基氧化铟催化剂在生物质增值和CO2转化电化学耦合中的重要性和应用前景。
接着阐述文章的结构,简要介绍各个章节的内容和主题。
引言部分的目的是引起读者的兴趣并明确本文的研究目的。
co2在ceo2的活化温度 -回复
co2在ceo2的活化温度-回复CO2在CEO2的活化温度引言:CO2是全球变暖的主要原因之一,其排放量的增加导致了地球气候的变化。
因此,寻找方法来减少CO2排放并将其转化为有价值的产物已成为科学界的研究热点。
CEO2是一种常见的催化剂,被广泛应用于化学工业中的多个领域。
因此,研究CO2在CEO2上的活化温度对于开发高效的CO2转化催化剂具有重要意义。
第一部分:CO2的结构和性质CO2是由一个碳原子和两个氧原子组成的分子,在常温常压下是一种无色无味的气体。
该分子是线性的,具有线性状分子的典型特征。
由于CO2分子中氧原子的电负性较高,这使得CO2具有一定的极性。
第二部分:CEO2的结构和性质CEO2(钙钛矿结构的二氧化钇)是一种重要的催化剂材料,其晶体结构是由钆原子和氧原子组成的。
CEO2具有较高的热稳定性和化学稳定性,并且在许多化学反应中表现出良好的催化性能。
此外,CEO2还具有良好的导电性和光学性能,使其在光催化和光电器件中具有广泛的应用前景。
第三部分:CO2在CEO2上的活化CO2在CEO2上的活化是将CO2转化为其他有用化合物的过程。
这种活化过程通常涉及复杂的化学反应,需要一定的催化剂和一定的温度条件。
研究表明,催化剂的选择和反应温度是影响CO2在CEO2上活化的关键因素之一。
第四部分:影响CO2活化温度的因素1. CEO2的晶体结构:CEO2的晶体结构中,钆原子和氧原子之间的键长和键角对CO2活化温度有重要影响。
晶体结构中键长较短、键角较小的CEO2通常具有较低的活化温度。
2. 催化剂表面的氧空位:氧空位是催化CO2活化反应的活性位点之一。
催化剂表面氧空位的数量和分布情况会影响CO2在CEO2上的活化能垒和活化温度。
3. 反应物浓度:CO2和其他反应物的浓度对CO2活化温度也有一定影响。
通常情况下,较高的反应物浓度能降低CO2活化温度。
第五部分:CO2活化温度的研究方法1. 理论计算方法:通过量子化学计算方法,可以计算得到CO2在CEO2上的活化能垒和活化温度。
电催化 co2还原中自由基对自旋态的有效磁场调节
电催化co2还原中自由基对自旋态的有效磁场调节
自旋态电催化CO2还原
随着全球温室气体排放的不断增加,CO2的浓度也在不断上升,加剧了全球变暖的问题。
因此,寻找一种高效、低成本的CO2还原方法变得尤为迫切。
自旋态电催化技术作为一种新兴的CO2还原方法,具有很大的潜力。
自旋态电催化是一种利用自旋态电子的催化方法,可以将CO2转化为有用的化学品,如甲醇、乙烯等。
自旋态电子是电子自旋的一种状态,它具有独特的电子结构和电子能级分布,可以在一定程度上影响催化反应的速率和产物选择性。
在自旋态电催化CO2还原中,通常使用金属催化剂来促进反应的进行。
金属催化剂可以提供活性位点,吸附并激活CO2分子,使其发生还原反应。
而自旋态电子的引入可以调控催化剂的反应活性和选择性,从而实现高效的CO2还原。
自旋态电催化CO2还原的关键是选择合适的催化剂和调控自旋态电子。
目前已有许多金属催化剂被用于CO2还原反应,如铜、银、铜银合金等。
这些金属催化剂具有丰富的自旋态电子结构,可以通过调控其自旋态电子的分布来实现高效的CO2还原。
此
外,还可以通过合成纳米材料、调控催化剂表面结构等方法来调控自旋态电子,进一步提高催化反应的效率和选择性。
除了催化剂的选择和自旋态电子的调控,反应条件也对自旋态电催化CO2还原的效果有重要影响。
温度、压力、电流密度等参数的调控可以影响反应速率和产物选择性。
此外,还可以通过调控溶液pH值、添加助催化剂等方法来进一步提高反应效果。
NatureChemistry-光催化还原CO2
NatureChemistry-光催化还原CO2
若要减缓全球气温上升,在大气中不断增加的二氧化碳含量,是亟须
解决的问题之一、为此,化学还原CO2为特定化合物,并作为能源和碳基
材料,可能会有所裨益。
然而,为了使CO2还原反应CO2 reduction reaction,CO2RR在全球
范围内运行,催化剂系统是必须:仅使用可再生能源,基于丰富的可用元
素构建,并且不需要高能反应物。
尽管光是一种有吸引力的可再生能源,
但大多数现有的CO2还原反应CO2RR方法,依然使用高耗电力,并且许多
催化剂是基于稀有重金属。
近日,日本神户大学(Kobe University)Weibin ie, Jiasheng u, Yasuhiro Kobori,Ryosuke Matsubara等,在Nature Chemistry上发文,报道了提出了一种不含过渡金属的催化剂体系,基于苯并咪唑啉的有机氢
化物催化剂,并用于咔唑光敏剂和可见光再生的CO2还原反应CO2RR。
该催化剂系统生产周转数超过8,000甲酸盐,并且不产生其他还原产
物(如H2和CO)。
Metal-free reduction of CO2 to formate using a photochemical organohydride-catalyst recycling strategy.
基于光化学有机氢化物-催化剂循环策略,将CO2无金属还原为甲酸盐。
图6:光催化还原CO2,CO2RR的反应机理。
碳布基底上Sn-Co双金属协同电催化CO_(2)为甲酸
第55卷第3期2021年6月Vol55 No3Jun&2021华中师范大学学报(自然科学版)JOURNAL OF CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY (Nat Si )DOI :10. 19603/j. cnki. 1000-1190. 2021 03. 010 文章编号:1000-1190(2021)03-0389-10碳布基底上Sn-Co 双金属协同电催化CO?为甲酸胡 强X 许梦莹2, Pier-LucTremblay 1,张 甜12**收稿日期:2020-06-28.基金项目:国家“青年千人计划”项目(40127002).*通信联系人.张甜(1979-),女,国家“青年千人计划”项目获得者,武汉理工大学学科首席教授,博士生导师,研究方 向为新型生物电化学 的开发与应用.E-mail : ***************.cn .(1武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070; 2.武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070)摘要:通过采用电镀的方法在不同的摩尔比镀液中制备了以碳布(carbon clothes,CC)为基底的锡一钻双金属电极材料(Sn ”Co ”/CC ).采用XRD 、SEM 、XPS 、EDS 和BET 等测试方法对该催化材料的组成、微观形貌和 了表征,结果表明Sn-Co 双金属在碳布基底上电沉积成功.并利用线性循环伏安法、计时电流法以及EIS 阻抗分析评价了该电极材料对CO 2还原的电催化性能.结果表明,当双金属渡液中Co 掺杂的含量为40%时,在碳钎维上生长出稻穗形貌的立方状双金属微粒,且该电催化材料具有最低的电荷转移电阻和最高的电导率,XPS 分析表明双金属电极的表面金属元素都以催化效果较好的氧化态SnO 八GoO 。
的形式存在.在电解电压为-1 16 V(vs. RHE )时,SnoCo«,/CC 电催化产甲酸的法拉第效率可达57. 4%,高于单金属Sn 的产甲酸的法拉第效率42. 3%,表明通过掺杂Co 元素和调控形貌可以有效提高单金属Sn 的电催化 [•关键词:二氧化碳;电催化还原;Sn 6o Co«/CC ;甲酸中图分类号:O69 文献标志码:A 开放科学(资源服务)标志码(OSID):随着温室效应的恶化和能源危机的增加,大气 中的CO 2浓度已从前工业时代的280 mL • m -3增加到413 mL • m -3.如果不采取有力措施减少温 室气体的排放,到2100年,大气CO 2浓度将继续 增加到750〜1 300 mL • m -3,这将导致全球表面温度与工业化前相比会上升3. 7〜4. 8 C (12]. CO 2的利用和转化问题引起了人们的极大关注旧.目前 研究者 将二氧化碳转化为CO,HCOOH ,CH “醇或其他碳氢化合物了广泛的研究[45],催化还原,均相化学过程[67],多相热催化8和CO :电化学还原[910],其中电催化还原具有反应条件温和,常温常压下 ,反 程易于控制,反应系 紧凑可模块化,易于实现工业化应用等明(1112.甲酸是一种广泛用于业、制革工业、橡胶加工业和制药工业的基本化学物[13],它还可直接作为材料用于甲酸燃料电池发电[14].因此,将CO :电催化还原为甲酸 是一种非常 引力的由于CO 2具有很强的稳定性,电催化CO 2还 原反 要克服巨大的能量障碍,并 生 「不 同的产物[15],近年来,人们研究了催化剂,主要包括金属、金属衍生物、金属多孔炭基催化材料和分 合物[1621].由于金属和金属衍生物催化剂在反应条件下具 的 、良好的催化活性和 泛地研究.其中产生甲酸盐的金属元素,主要集中在IIBJIIA 和IVA 族(Pb 、Cd 、Hg 、In 、Sn 、Co 和Tl )^'2225.对于炭基材料主要是通过炭基结构的调控「26)、杂原炭基的掺杂以及度金属在炭基表面的修饰(18)谦CO 2的还原.目于金属电催化产甲酸盐的研究主要集中在单金属方面,双金属的研究 少之又少.而在传统的催化研究中,由于双金属的 选择性吸附位、电子相互作用2829],与单金属相比,双金属电极具有较低的还原电势和较高的物法拉第 , 生协同催化 .因设计岀一种双金属催化剂,该催化剂以丰富的非贵金属元素为基础,通过修饰 、大表面积、、 突岀的炭基基底上 还原 CO 2.年 Sn 由 于 其 甲 酸 盐 的和法拉第 泛研究[3031],而钻具 ,散的d 和 ,是作为CO 2还原的一 「90华中师范大学学报(自然科学版)第55卷前景的催化剂,其主要产物为甲酸(10%17).在此,本文使用以碳布为基底,在不同Sn、Co镀液比例,通过电化学沉积的方法获得双金属修饰的碳基电极,以得到较大的催化电流密度和甲酸盐的法拉第.1实验和方法1.1Sn x Co,/CC电极材料的制备1)碳布的预处理:碳布(台湾碳能有限公司)使用前先用丙酮、乙醇和去离子水分别进行20min 的超声清洗.然后,将清洗后的碳布用浓度为65%的HNO3浸泡24h,以增强其表面亲水性[32],最后,取出处理的碳布,用去离子水洗涤并在60P下干燥过夜备用.2)碳布上沉积Sn-Co双金属:首先将1.5g 焦磷酸钾、0.5g亮氨酸溶于100mL去离子水中,再在上述溶液中按比例加入SnCl—•2H—O、CoCi—•6H—O,其中焦磷酸钾主要起配位作用,通过与锡和钻配位使之在镀液中稳定从而形成均镀液,使锡与钻可以同时析出沉积于电极表面,还能提高导电作用,而镀液中添加少量亮氨酸可以让形成的镀层更加均匀(334,本文所涉及的不同镀液的组成如下表1所示.在电镀开始前将电镀液在400r•min-1下搅拌溶解.再将处理好的碳布放入搅拌好的电镀液中开始恒压电镀(实验的电镀设备为上海辰华CHI660E)).电镀电压为一1.2V(vs. Ag/AgCl),时间为40min,转速保持400r•min—1不变.最后将镀好的电极用乙醇和去离子水连续冲洗.所得电极样品标记为Sn’Co/CC.表1不同金属离子浓度配比镀液组成Tab.1Composiionofplaingsoluionswihdi f eren<me<alionconcen<ra<ions/g sample SnCl2•2H2O CoCl2•6H2O焦磷酸钾甘氨酸Sn1001130150.5 Sn.80Co201130.297150.5 Sn606401130.793150.5 Sn.40Co60113178150.5 Co1000118150.5 1.2电化学实验电化学实验在三电极系统中进行,在H型电解池中用Nafion膜117隔开,使用Ag/AgCl电极作为参比电极,Pt片(2cm!2cm)作为对电极.使用几何表面积为4cm2的Sn^Co y/CC用作工作电极.所用的电解质为45mL的0.5mol•L—1 NaHCO3(pH=7.2)水溶液.所有实验均在室温(20+3°C)和大气压力下进行.使用电化学工作站660E进行恒电位电解实验,在每个电解过程之前用CO2鼓气20min,使CO:在电解质饱和,并且在电解过程期间以20mL•min—1的流速连续通入CO2气体.电解实验持续1h,平均电流密度(”)表示为总电流除以工作电极(4cm2)的几何面积.线性扫描伏安法(LSV)是在CHI660E电化学工作站中进行,电解质为用N—或CO2饱和20min 的0.5mol•L—1NaHCO3水溶液,扫描速度为0.05V•s—1.电化学阻抗分析(EIS)是在CHI660E电化学工作站上进行的,测试电位为—1.16V(vs.RHE,下同),电解质为饱和CO2的0.5mol•L—1NaHCOs水溶液,频率范围为1MHz〜100mHz.1.3分析和计算扫描电镜(SEM)是使用Hitachi S-4800在5kV的加速电压上获得.X射线光电子能谱(XPS)使用ESCALAB250Xi光谱仪(ThermoFisher Scientific,MA,USA)AIK.射线来分析电极样品的表面元素.能谱分析(EDS)使用S-4800SEM(日本日立)在15kV的加速电压下获得.X射线衍射仪(XRD)是在德国布鲁克D8Advance衍射仪上记录了Cu K a=0.154056nm的X射线衍射图,扫描范围29为10o〜80o.使用Agilentl260高效液相色谱仪(HPLC)对电解液中的产物甲酸进行液相分析,以0.5mmol•L—1H—SO』为流动相,每次进样量为20*L,采用外标法检测拟合出甲酸峰面积与其浓度的线性关系曲线,测量甲酸对应的峰面积,代入标准曲线中计算得到还原产物甲酸的浓度.待测样品的收集是通过注射器在阴极电解槽中取1mL 离心过滤取上清液0.4mL.使用福立分析有限公司9790Plus气相色谱仪(GC)对电解气体产物进行气相分析,同样采用外标法测定标准气体曲线,通过峰面积测定气体含量.待测气体通过气体收集袋进行收集.通过氮气吸附测定了Sn-Co双金属电极在碳布基底上的等温(77K)N—吸附和脱附曲线,并表征了材料的比表面积和孔隙率.甲酸的法拉第产率计算公式:FE=—X.100%,其中,Z表示由CO:形成的一个分子所需的电子第3期胡 强等:碳布基底上Sn-Co 双金属协同电催化CO 2为甲酸391A Cl )+°・(1 十 0591 X pH.数;%是生成的甲酸盐的摩尔2是法拉第常数(96 485 C • mol —1); <是通过电流大小;t 是电解的Ag/AgCl 与氢标电极电位的换算公式:E (RHE )* 1 (2结果和分析2・1双金属材料的表征图1是碳布电沉积Sn-Co 前后碳布的XRD衍射图•在2, = 26°、42°、44°、54°、77°的衍射峰分别对应碳布的(002)、(100)、(101) (004)、(110)晶面(PDF 卡片号411478).在电沉积后的Sn 6o Co 4o / CC 的XRD 曲线除了碳基底的衍射 ,在31°、32°、46°分别对应Sn (PDF 卡片号4-673)的 (200)、(101)、(211)晶面,以及 45°、51°、76°分别对应 Co (PDF 卡片 1-1255)的(002)、(102)、(110)晶面.说明Sn 和Co 被成功沉积到碳布基底上.的Sn-Co 双金属催化剂后的表面形貌特征.图2(a )为碳布基底, 出碳布是由碳纤维互相交错 ,这 错的 为 的催化材料大的接触面积.图2(b )、(c )、(d )分别为双金属电极材料Sn 8o Co?。
钙钛矿—金属有机框架材料光催化还原CO2的超快动力学
钙钛矿—金属有机框架材料光催化还原CO2的超快动力学钙钛矿是一种具有特殊结构和性质的材料,已经被广泛应用于太阳能电池、光触媒和光电化学催化等领域。
钙钛矿材料主要由离子型晶格和有机分子框架组成,这种特殊的结构使其具有优异的光电转换和催化性能,特别是在CO2光催化还原方面显示出了巨大的潜力。
钙钛矿材料的光催化还原CO2反应机制是利用光能激发材料表面上的电荷转移过程,将CO2分子中的碳原子还原为有机化合物。
这个过程主要涉及光吸收、电荷分离、电子传输、还原反应和产物释放等步骤。
首先,当光能照射到钙钛矿材料上时,光子被吸收并产生激子(电子-空穴对),其中电子会被激发到较高的能级,而空穴则停留在价带中。
随后,在材料表面或界面附近,电子和空穴会发生分离,形成电流,进而引发光生电子传导。
这些光生电子可以通过导电材料传输到电极上,为催化反应提供电子。
接下来,导电材料表面的光生电子会与CO2分子中的碳原子发生电子转移反应,将CO2还原为有机物(如甲醇)。
这个过程需要光生电子具有足够的能量和合适的位置,以及合适的反应位点。
钙钛矿材料通常具有宽禁带和较高的电子迁移率,因此有利于光生电子的形成和传输。
此外,钙钛矿材料的光催化还原CO2的超快动力学也与光吸收性能有关。
钙钛矿材料对光子的吸收能力通常取决于其光学性质、吸收系数和光照强度等因素。
光子的吸收能力越强,光生电子的数量就越多,从而催化反应的速度也越快。
钙钛矿材料通常具有高的吸光度和良好的光吸收性能,因此能够有效利用可见光和红外光等大部分光谱范围内的能量。
总之,钙钛矿材料作为一种具有特殊结构和性质的金属有机框架材料,展现出了优异的光催化还原CO2性能。
其超快动力学与光吸收、电荷分离、电子传输和反应机制密切相关。
这种材料未来有望在环境保护和能源转化等领域发挥重要作用,为实现CO2的高效转化和利用提供有力支撑。
近红外响应的mof用于co2还原
近红外响应的mof用于co2还原近红外响应的MOF用于CO2还原近年来,全球气候变化问题引发了人们对CO2排放和化石燃料利用的关注。
因此,寻找可持续且高效的CO2还原技术成为了研究的热点之一。
其中,近红外响应的金属有机框架(MOF)材料引起了科学家们的兴趣。
本文将逐步讨论近红外响应的MOF用于CO2还原的原理、方法和应用前景。
第一步:近红外响应的MOF介绍金属有机框架(MOF)是由金属离子与有机配体构成的晶体结构材料。
它具有大的比表面积、可调控的孔径和化学稳定性等优点,因此在气体储存、分离以及催化等方面有着广泛的应用。
近红外光谱范围(NIR)被定义为650-2500 nm 的光谱范围,与可见光和紫外光谱范围相邻。
近红外光谱具有较高的穿透性,因此可以在较深的介质中进行探测和操作。
第二步:CO2还原机理及近红外响应CO2还原是指将CO2转化为有用的化学物质,如CO、甲酸、乙醇等。
这种转化过程通常需要外部能源,如光能或电能。
近红外光可以激活MOF材料的电子离域,引发电子的跃迁和电荷分离,从而为CO2还原反应提供能量和催化活性。
此外,近红外光可以通过局域表面等离子体共振(LSPR)增强MOF材料的光学吸收和散射,提高其光催化性能。
这些特点使得近红外响应的MOF成为CO2还原领域的新兴材料。
第三步:近红外响应的MOF在CO2还原中的应用近红外响应的MOF可以通过吸收近红外光实现CO2的激活和还原。
其中,贵金属纳米颗粒负载的MOF材料表现出了优异的光催化活性。
例如,负载有金纳米颗粒的MOF材料可以将光催化活性提高数十倍,实现高效的CO2还原。
此外,通过调控MOF材料的组分和结构,可以进一步提高近红外光响应能力和光催化性能。
例如,引入具有共轭结构的有机配体可以增强MOF材料的吸收和传导能力。
第四步:近红外响应的MOF的挑战和展望近红外响应的MOF在CO2还原领域仍面临一些挑战。
首先,如何提高MOF 材料的吸光能力和光催化活性是一个关键的问题。
耐极端环境碳基复合材料主动热疏导设计与长寿命防护机理
耐极端环境碳基复合材料主动热疏导设计与长寿命防护机理The design of actively thermally conductive carbon-based composites for extreme environments and their mechanismsfor long-term protection.Carbon-based composites have received significant attention due to their unique properties, such as high thermal conductivity, lightweight nature, and excellent mechanical strength. These materials are particularly suitable for applications in extreme environments where conventional materials may not suffice. The design of carbon-based composites with active thermal conductivity is crucial for dissipating heat efficiently and ensuring the long-term durability of these materials.One approach to achieving active thermal conductivity in carbon-based composites is through the incorporation of highly thermally conductive fillers, such as graphene or carbon nanotubes. These fillers can form efficient heat transfer pathways within the composite structure, enhancingthe overall thermal conductivity. Additionally, the alignment of these fillers along preferred directions can further enhance thermal transport properties.To ensure the long-term protection and durability of carbon-based composites in extreme environments, various mechanisms need to be considered. One crucial mechanism is the prevention of oxidation or degradation of carbonaceous materials at elevated temperatures. This can be achieved through the application of protective coatings that act as barriers against oxygen diffusion. Furthermore, the addition of antioxidants or sacrificial layers can provide additional protection against oxidative degradation.Another important factor to consider is resistance against mechanical loading and impact in extreme environments. Carbon-based composites often possess exceptional mechanical properties; however, they may still experience damage from heavy loads, intense vibrations, or harsh impacts. To mitigate this issue, reinforcement strategies such as fiber weaving or intercalation can be employed to enhance mechanical strength and toughness.In addition to protecting against oxidative degradation and mechanical damage, it is essential to address challenges related to thermal expansion mismatch between different components within a composite structure. Extreme temperature variations can induce significant stress on the material interfaces leading to delamination or cracking. To overcome this challenge, designing composite architectures with tailored interfacial properties or introducing compliant interlayers can effectively mitigate thermal expansion mismatch.In conclusion, the design of actively thermally conductive carbon-based composites for extreme environments requires considerations of multiple factors. These include incorporating highly thermally conductive fillers, preventing oxidation and degradation, enhancing mechanical strength, and addressing thermal expansion mismatch. By understanding and implementing these mechanisms, we can develop carbon-based composites that can withstand harsh conditions while maintaining excellent thermal conductivity and long-term durability.译文:耐极端环境碳基复合材料主动热疏导设计与长寿命防护机理碳基复合材料因其高热导率、超轻性和优异的力学强度等独特性质受到广泛关注。
一种新型非贵金属氧还原电催化剂
一种新型非贵金属氧还原电催化剂
钟文健;董新法;陈胜洲;林维明
【期刊名称】《电池》
【年(卷),期】2003(033)004
【摘要】用N4-金属大环化合物作为非贵金属氧还原电催化剂是一个很有希望的途径.综述了N4-金属大环化合物的阴极氧还原电催化性质,讨论了中心金属原子、热处理大环化合物对催化剂性能的影响,介绍了这类催化剂的制备方法及其抗甲醇性能,并指出了这类催化剂存在的问题及其发展方向.
【总页数】4页(P245-248)
【作者】钟文健;董新法;陈胜洲;林维明
【作者单位】华南理工大学化工学院,广东,广州,510640;华南理工大学化工学院,广东,广州,510640;华南理工大学化工学院,广东,广州,510640;华南理工大学化工学院,广东,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】TM911.4
【相关文献】
1.氮、硫共掺杂的碳负载的钴@碳化钴:一种高效的非贵金属氧还原电催化剂 [J], 申海波;江浩;刘易斯;郝佳瑜;李文章;李洁
2.碳基非贵金属氧还原电催化剂的活性位结构研究进展 [J], 杨晓冬;陈驰;周志有;孙世刚
3.基于大豆的Fe-N掺杂的介孔碳:一种高效低成本的非贵金属氧还原反应电催化剂
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光电催化co2还原的文献综述
光电催化co2还原的文献综述摘要:1.引言2.二氧化碳的光电催化还原概述3.光电催化CO2 还原的关键参数4.光电催化CO2 还原的催化剂研究5.光电催化CO2 还原的挑战与展望6.结论正文:1.引言随着全球气候变暖和环境污染问题日益严重,开发可持续的清洁能源和环境友好型技术已成为当务之急。
二氧化碳(CO2)作为温室气体的主要成分,对其进行有效转化以减少温室效应具有重要意义。
光电催化CO2 还原技术可以将太阳能直接转化为化学能,实现二氧化碳的转化,因此备受关注。
本文旨在对光电催化CO2 还原的研究进行综述,以期为相关领域的研究者提供参考。
2.二氧化碳的光电催化还原概述光电催化CO2 还原是指在光照条件下,利用光电催化材料将CO2 转化为低碳烃或氧气等有用物质的过程。
这一过程需要在光催化材料表面产生光生电子- 空穴对,并利用这些活性载体进行还原反应。
根据反应的类型,光电催化CO2 还原可分为光催化还原和光电催化氧化两种。
3.光电催化CO2 还原的关键参数影响光电催化CO2 还原效率的关键参数包括光催化材料的选择、光催化剂的形貌和结构、以及反应条件等。
光催化材料的选择主要取决于其光吸收性能、电子结构和催化活性。
光催化剂的形貌和结构对光生电子- 空穴对的产生和传输具有重要影响。
反应条件包括光照强度、反应温度、气氛和反应时间等,这些条件会影响到光催化CO2 还原的速率和选择性。
4.光电催化CO2 还原的催化剂研究目前,已经发现的光电催化CO2 还原催化剂包括金属氧化物、金属硫属化合物、金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)等。
这些催化剂具有不同的优点,如高光吸收性能、良好的电子结构和丰富的活性位点等,能够在不同程度上促进CO2 的还原。
5.光电催化CO2 还原的挑战与展望尽管光电催化CO2 还原取得了一定的研究进展,但仍面临许多挑战,如低转化效率、高成本和稳定性差等。
为了克服这些挑战,研究者们需要在催化剂设计、反应条件优化和器件结构改进等方面进行深入研究。
电催化co2还原为甲酸综述
电催化CO2还原为甲酸是一种有潜力的方法,用于解决化石燃料过度消耗导致的碳循环失衡和全球变暖问题。
这一反应涉及复杂的多质子-电子转移过程,可产生多种有价值的产物,其中甲酸被认为是最有价值的产品之一。
电催化CO2还原反应(CO2RR)的核心是开发性能优异的电催化材料,通过纳米尺度效应、缺陷工程、表界面调控等策略合理优化电催化性能。
在电催化CO2还原体系中,Pb、Hg、Cd、Tl、In、Sn和Bi等多种金属电催化剂已被用于提升CO2RR制备HCOOH的活性和选择性。
其中,Bi基催化剂因其低度、析氢反应(HER)惰性等特点脱颖而出,被广泛研究和应用。
增大电化学面积已被发现可以成功提高Bi基催化剂的反应活性。
此外,沸石型金属有机框架(ZMOFs)是一种极具潜力的能量转化催化剂。
然而,ZMOFs存在金属有机立方体(MOCs)之间的键合较弱,导致其在催化过程中稳定性降低或活性位点不足的问题。
针对这一问题,研究人员通过配体定向策略制备了一种新型的铋基ZMOF(Bi-ZMOF),具有ACO拓扑晶体结构,Bi基笼间具有强配位键。
Bi-ZMOF可有效地将CO2还原为甲酸(HCOOH),法拉第效率(FE)高达91%。
尽管经过了几十年的研究发展,现阶段绝大多数电化学CO2还原体系的电流密度普遍低于100 mA cm-2,距离实现大规模工业化应用还有很大的差距。
未来的研究方向包括进一步优化电催化剂的性能、设计新型流动相电解池以解决CO2溶解和扩散的限制、利用原位表征技术探索催化剂结构和组成的动态演化过程等。
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氢键有机框架材料电催化二氧化碳
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表面增强拉曼光谱对co2电还原反应进行原位监测 -回复
表面增强拉曼光谱对co2电还原反应进行原位监测-回复表面增强拉曼光谱对CO2电还原反应进行原位监测引言:二氧化碳(CO2)电还原反应作为一种可持续能源转化和环境治理的重要方式,吸引了广泛的关注。
CO2的电还原是指利用外电源将CO2还原成高价值的有机化合物或燃料。
在这一过程中,了解反应机理和实时监测反应进程对于提高CO2电还原效率至关重要。
传统的反应监测方法往往需要破坏反应体系或干扰反应体系,因此发展一种非侵入性的原位监测方法成为了迫切需求。
近年来,表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)作为一种灵敏的光谱技术,逐渐被应用于CO2电还原反应的原位监测,为深入研究CO2电还原反应的机理和动力学提供了新的视角。
什么是SERS?表面增强拉曼光谱技术是Raman光谱技术的一种特殊模式,它通过将光散射样品置于纳米表面增强剂上,从而显著增强样品的Raman散射信号。
这种增强效应主要由于局域表面等离子体共振引起。
SERS技术具有灵敏、无损、非破坏性和高空间分辨率的特点,被广泛应用于材料科学、生物学、环境科学等领域。
SERS在CO2电还原反应中的应用:CO2电还原反应通常在以金、银等金属为基底的电极表面进行。
SERS技术能够通过在电极表面引入纳米金颗粒或纳米结构,将CO2电还原反应过程中产生的中间产物吸附在金属表面,从而实现对反应过程的原位监测。
例如,研究者利用SERS技术监测了CO2还原过程中产生的CO、HCOOH 和CH3OH等有机产物的形成动力学。
通过分析不同反应条件下产物的SERS信号强度和峰位变化,可以推断出反应过程中中间产物的生成机理和吸附态。
此外,利用SERS技术还可以研究催化剂表面吸附CO2的特征,对于进一步优化催化剂的电催化性能具有重要意义。
SERS监测CO2电还原反应的挑战:尽管SERS技术在CO2电还原反应中表现出巨大的潜力,但仍然存在一些挑战。
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Supporting Information for:Structure-sensitive CO2 electroreduction to hydrocarbons on ultrathin five-fold twinned copper nanowiresYifan Li1,3, Fan Cui1,3, Michael B. Ross1, Dohyung Kim2,5, Yuchun Sun1, Peidong Yang1,2,3,4,51 Department of Chemistry, University of California, Berkeley, CA 94720, USA2 Department of Materials Science and Engineering, University of California, Berkeley, CA 94720, USA3 Chemical Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA4 Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA5 Kavli Energy Nanosciences Institute, Berkeley, CA 94720, USA* To whom correspondence should be addressed. Email: p_yang@MethodsSynthesis of Cu NWs. In a typical synthesis, 85mg of CuCl2•2H2O, 0.5g oftris(trimethylsilyl)silane were dissolved in 5 g of oleylamine in inert environment. The mixture was then slowly heated up to 110°C and kept at this temperature until the color of the solution turned light yellow. Then, the temperature of the reactants was slowly increased to 160°C. The reaction was left to continue for 12 hours. The copper nanowires were collected through centrifugation and further washed with toluene twice to remove ligands and unreacted reagents. The nanowires were finally dispersed in toluene and stored in a dry nitrogen box before use. Preparation and charaterization of copper-graphene oxide (GO) core-shell nanowires. Sub-ten nanometer graphene oxide nanosheets were synthesized using a previously reported approach.1 To make copper-GO core-shell nanowires, a dilute solution of graphene oxide nanosheets in methanol was prepared with a concentration of 0.05 mg/ml. 2.5 ml of 2 mg/ml copper nanowire toluene solution was added in 20 ml of GO solution in a dropwise fashion, upon vigorous stirring. Then, the mixture was ultrasonicated for 3 min. The core-shell nanowires were collected by centrifugation at 10000 rpm for 10min. Then, the sample was further washed twice with isopropyl alcohol (IPA) to remove excess graphene oxide. The final products were dispersed in IPA and stored in a dry N2 box. To change the thickness of the GO shell, we reduced the concentration of GO solution and follow the same procedure described above. The GO was then electrochemically reduced in situ to reduced graphene oxide (rGO). Energy dispersive spectroscopy (EDS) mapping was carried out with an FEI TitanX 60-300. Preparation and characterization of CuNW/CB/GC electrodes. The washed CuNWs were first loaded onto carbon black (Ketjen) at loading ratio of 20% w/w and sonicated in hexanes for 30 minutes, creating a CuNW/CB stock solution.This solution was then spread on 1cm2 glassy carbon plates (Goodfellow) by micropipette and dried under nitrogen such that a total mass of 20 micrograms CuNW/CB was loaded per electrode.Each individual electrode was only used for one electrolysis. After electrolysis, electrodes were immediately imaged using SEM (JEOL FE-SEM). The CuNW/CB catalyst was then recovered by sonication in solvents such as hexanes or 2-propanol and imaged under TEM (Hitachi H-7650). Between electrolyses, glassy carbon plates were wiped clear before being immersed in 0.5 M nitric acid overnight and rinsed copiously with nanopure water (EMD Milli-Q, 18.2 MΩ, <5 ppb TOC).Electrodes for Raman spectroscopy were prepared by dropcasting bare and wrapped Cu NWs onto a piece of titanium foil to prevent any carbon signal arising from the substrate, at a geometric surface area coverage equivalent to that on glassy carbon. For the post-electrolysis sample, electrolysis was conducted in CO2-saturated 0.1 M KHCO3 at -1.25 V vs. RHE. The foil was then rinsed lightly with nanopure water before characterization. Raman spectroscopy was performed using a Horiba confocal Raman microscope with a 20x objective at 633 nm. Raman spectra were normalized by laser power (typically ~10 mW) and collection time (30-120s) and then corrected to a linear baseline.Electrocatalytic testing for CO2 reduction activity. Electrocatalytic tests were conducted witha potentiostat (Bio-Logic) in a custom-built three-electrode cell. For both catholyte and anolyte,0.05 M potassium carbonate solution was prepared by dissolving potassium carbonate (99.997% puratronic, Alfa Aesar) in nanopure water. Before electrolysis, the electrolyte was purged through in a sealed cell with ultrahigh purity CO2 (99.999%, Praxair) for at least twenty minutes to make a CO2-saturated 0.1 M KHCO3 solution. A composite platinum wire and gauze (Alfa Aesar) was used as a counter electrode in an anodic compartment separated from the rest of the cell using a Nafion cation exchange membrane to prevent product re-oxidation. All experiments were conducted using a Ag/AgCl (1 M KCl) reference electrode (CHI Instruments). For polycrystalline copper foil experiments, a 0.6 cm2 rectangle of high-purity Cu foil (Alfa Aesar, 99.999%) was rinsed in 85% phosphoric acid for 30 seconds, then copiously rinsed with nanopure water before use as working electrode.In a typical experiment, 10 mL of electrolyte was magnetically stirred in the cathodic compartment, resulting in a headspace of 41 mL. The electrode was held at constant bias using chronoamperometry for either a set time or a set amount of charge, after which a 1mL gas sample was taken by syringe from the headspace. The gas was injected into a gas chromatograph (SRI) equipped with a molecular sieve 13X column, HayeSep D porous polymer column, thermal conductivity detector, and flame ionization detector. Ultra high purity Ar (99.999%, Praxair) was used as carrier gas. The concentration of product gases was determined using calibration curves from standard gases (Matheson TriGas). Liquid sample was taken at the end of electrolysis and mixed with D2O at a 9:1 ratio for product analysis. Quantitative NMR was conducted on a Bruker AV-500 instrument with dimethyl sulfoxide as internal standard. Further details regarding calculations for gas and liquid products can be found in the appropriate sections below.Figure S1: Comparison of Cu NW catalysts directly dropcast on a glassy carbon electrode before (a) and after (b) 1 C electrolysis at -1.25 V vs. RHE. In addition to a visible loss of catalyst material after electrolysis, the direct loading of Cu NWs results in significant bundling of wires.Figure S2: Comparison of Cu NW catalysts with carbon black loading on a glassy carbon electrode before (a) and after (b) 1 C electrolysis at -1.25 V vs. RHE. Dispersion with carbon black is observed to improve both catalyst adhesion and wire separation.iR compensation and current-time behaviorThe solution resistance was determined and compensated for using the in-built ZIR function of the potentiostat, compensating for 85% of the resistance. At all potentials tested, the potential was manually corrected for the remaining 15% using Ohm's law:ΔE=i∗0.15∗Rwhere R represents the calculated solution resistance, i the measured current, and ΔE the additional uncompensated potential shift felt by the working electrode.Figure S3: Typical i-t curves for 1 C electrolyses at various applied potentials. From top to bottom, the potentials shown here are -0.85, -0.95, -1.0, -1.05, -1.10, -1.15, -1.20, -1.25, and -1.35 (V vs. RHE). Electrolyses were stopped after 1 C of passed charge; thus, runs at more negative potentials (higher current) were conducted in a shorter amount of time. The curves are truncated at 200 s for visual clarity when comparing with the much shorter electrolyses at higher bias.GC quantification of gas productsBecause all experiments were conducted under a batch setup, the calculation of Faradaic efficiencies and partial current densities for gas products could be calculated simply using the charge passed and a measured headspace according to the following relation:F.E.=(ppm)(PV)(nF)Q(RT)where the ppm represents the measured concentration (by volume) of the analyte in the 1 mL sample, V represents the total headspace volume (typically 41 mL), P and T set by standard conditions (1 atm and 273.15 K), n the mole ratio of electrons to product formation from CO2 (e.g. 8 for CH4), Q the total charge in C passed, and F the Faraday constant. The partial current density could then be calculated by multiplying the F.E. for a given product by the total current density, or equivalently through the following relation:j=(ppm)(PV)(nF)t(RT)where t represents the total time of electrolysis.NMR quantification of liquid productsLiquid products were analyzed using quantitative nuclear magnetic resonance (qNMR) with a Bruker Avance 500 MHz instrument in a 9:1 mixture of sample to deuterium oxide with DMSO as an internal standard. Excitation sculpting2 was used to suppress the water signal, and each experiment consisted of 8 loops of 8 scans each with a delay time of 42 seconds to account for the long relaxation time of formate.Because of the long delay time for each scan, the area ratio between an analyte peak and the DMSO peak should correspond well to the ratio of protons from the analyte and from DMSO, which in turn derives the concentration ratio of the analyte to the known concentration of DMSO. In addition, a calibration curve for formate, methanol, ethanol, and acetate was constructed by using the area ratio of known concentrations of analyte to the DMSO internal standard. Quantification of liquid products, especially formate, did not differ by more than 5% F.E. between these two methods. Finally, Faradaic efficiencies could be calculated as follows:F.E.=[A](V)(nF)Qwhere [A] represents the concentration of analyte as determined by quantitative NMR and V the total volume of solution (typically 10 mL).NMR samples from the anodic compartment were also taken, but no products, including formate or acetate, were observed. It is likely that Nafion, as a cation exchange membrane, restricts formate and acetate diffusion across compartments as may be observed for an anion exchange membrane.Figure S4: Full product comparison of bare vs. rGO wrapped Cu NWs after 5 C passed at -1.25 V vs. RHE. All products are shown here for 5 C of electrolysis, compared between the bare Cu NW and the rGO-wrapped Cu NW. Slight shifts in selectivity for H2 and formate are observed, while the overall selectivity for EtOH and acetate is too small in both samples to observe a change. Other liquid products such as MeOH and acetaldehyde were detected but could not be quantified due to their low concentration. The 10% selectivity change in the hydrocarbons is the most salient selectivity shift between the two samples. Total F.E.s exceeded 95% at this potential, confirming the detection of all products from CO2RR.Figure S5: Large-area TEM micrographs of bare copper nanowires (a) before electrolysis and after (b) 3C, (c) 5C and (d) 60 C of electrolysis. Scale bar is 100 nm. Inset picture of (d) shows a larger-magnification TEM micrograph of a single copper nanowire after 60 C of electrolysis. The scale bar is 20 nm. During electrolysis, the bare Cu NWs are observed to dissolve, bundle, fracture, and form small Cu NPs.0 C (a) (b) (c) (d) 3 C5 C 60 CFigure S6: Large-area TEM micrographs of rGO-wrapped copper nanowires (a) before electrolysis and after (b) 3C, (c) 5C and (d) 60 C of electrolysis. Scale bar is 100 nm. Inset picture of (d) shows a larger-magnification TEM micrograph of a single rGO-wrapped copper nanowire after 60 C of electrolysis. The scale bar is 20 nm. The morphology of the copper nanowires are well maintained even after 60 C of electrolysis, for which the catalytic product distribution could not be reliably measured under a batch setup due to CO 2 depletion.0 C 5 C(b) (c) (d) (a) (b) 3 C5 C 60 CFigure S7: Current-time behavior of rGO-wrapped Cu NWs with varying degrees of wrapping, measured at -1.25 V vs. RHE for 5 C of electrolysis. The curves are truncated at 600 s for visual clarity. As with Fig. S3, electrolyses tended to be more stable at lower currents due to bubble formation, resulting in larger, difficult-to-control fluctuations of exposed surface area.Figure S8: Decreasing total steady-state current density with increased wrapping. The current density was observed to decrease with an increase of the rGO:Cu ratio used during wrapping. This observation is consistent with a blockage of active sites due to the GO, further confirming the active presence of GO on the exterior of the wire.Figure S9: Long-term stability of electrochemical selectivity for the rGO-CuNW catalyst. Stability measurements were conducted under a flow-cell configuration in which gas samples were taken roughly every 20 minutes. Over the course of 3 hours, the activity for methane steadily decreases, while hydrogen evolution increases. However, the shift toward ethylene selectivity consistent with structural degradation does not occur, consistent with the morphological preservation observed in Figure S6. Previous studies have identified consistent, rapid deactivation in catalysts that produce high levels of methane, which has been ascribed to poison species derived from key intermediates along the pathway to methane.3 The steady deactivation of the rGO-CuNW catalyst over extended electroreduction is expected to occur for a similar reason, unlike the structurally-induced selectivity shifts highlighted in the main text.References1. Sun, Y.; Wang, S.; Li, C.; Luo, P.; Tao, L.; Wei, Y.; Shi, G. Phys. Chem. Chem.Phys.2013, 15, 9907– 9913.2. Hwang , T-L.; Shaka, A.J. Journal of Magnetic Resonance A. 1995, 112, 275-279.3. Kas, R.; Kortlever, R.; Yılmaz, H.; Koper, M. T. M.; Mul, G. Chem. Electro. Chem. 2015, 2, 354–358.。