동시 전기

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 1201(2023) 이 기사 인용

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Cu 나노입자(NP)는 특히 인위적 대기 탄소를 격리하기 위한 중요한 반응인 CO2 감소에 탁월한 전기촉매로 나타났습니다. 여기서 두 개의 비혼화성 전해질 용액(ITIES) 사이의 마이크로 인터페이스는 2,2':5',2''-테르티오펜(TT)의 동시 전기중합과 Cu2+의 Cu 나노입자(NP)로의 환원을 위해 활용되어 유연한 전기촉매를 생성합니다. 복합 전극 재료. TT는 물|DCE(w|DCE) 인터페이스를 통해 물에 용해된 CuSO4로의 이종 전자 전달을 통해 1,2-디클로로에탄(DCE)에서 전자 공여체 역할을 합니다. 나노복합체 형성 과정은 순환 전압전류법(Cyclic Voltammetry)과 전기화학적 임피던스 분광법(EIS)을 사용하여 조사되었습니다. CV 및 EIS 데이터는 필름이 빠르게 형성된다는 것을 보여줍니다. 그러나 계면 반응은 자발적이지 않으며 전위가 적용되지 않으면 진행되지 않습니다. 높은 [TT]에서는 이종 전자 전달 파동이 전압전류법으로 기록되었지만 낮은 [TT]에서는 기록되지 않았습니다. 그러나 분극 가능한 전위 창의 가장자리를 조사하는 것은 전기 생성/전기 중합을 시작하기에 충분한 것으로 밝혀졌습니다. SEM과 TEM을 사용하여 최종 Cu NP/poly-TT 복합재를 이미지화하고 분석했으며 [TT]가 증가함에 따라 NP 크기가 동시에 감소하는 것으로 나타났습니다. 나노복합체로 변형된 대형 유리질 탄소 전극의 예비 전기촉매 결과는 변형되지 않은 전극에 비해 CO2 환원 전류가 2배 이상 증가한 것으로 나타났습니다. 이러한 데이터는 이 전략이 탄소 포집을 위한 전기촉매 물질을 생성하는 유망한 수단임을 시사합니다. 그러나 마이크로 및 ~ 1mm ITIES에서 전기합성된 필름은 재사용성이 좋지 않은 것으로 나타났습니다.

유연성1,2,3 및 생체 적합성4으로 인해 전도성 고분자 박막은 사용량과 관심이 크게 증가했습니다. 생산 비용을 줄이기 위해 더 저렴하고 복잡한 준비 방법이 모색되고 있습니다. 예를 들어, 많은 중합 방법은 견고하고 상대적으로 높은 평균 분자량의 물질을 생성합니다. 그러나 양극에 전착이 필요하고5, 종종 폴리머를 전극 표면에 결합하거나 전기방사6와 같은 특수한 부피가 큰 방법을 사용합니다. 전자의 경우, 폴리머가 애노드에서 유리되기 어렵기 때문에 자립형 필름/전도성 폴리머 전극을 얻을 가능성이 제거되고 이에 따라 적용 유형이 제한될 수 있습니다.

한편, 금속 나노입자(NP)는 수많은 분석 및 전기촉매 플랫폼7,8,9의 기초를 형성합니다. 특히 CO2 감소를 촉매하는 데 효과적인 구리(Cu) 기반 NP가 있습니다10,11,12,13. 많은 금속 NP 준비 방법이 등장했습니다. 그러나 1994년에 처음 기술된 Brust-Schiffrin 방법은 두 개의 비혼화성 전해질 용액(ITIES) 사이의 계면, 즉 액체 계면을 활용하여 저분산도 Au NP를 재현 가능하게 생성했습니다. 실제로 ITIES는 최근 금속 NP와 전도성 고분자 필름의 무전극 합성에서 활동이 증가하고 있습니다. ,30,31,32,33,34,35,36. 처음에는 비혼화성 물|오일 인터페이스4,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36에 노력이 집중되었습니다. 그러나 이들은 최근 물(w|IL)21,22,23,24,25,26 및 기름(o|IL)20으로 확대되고 있다. 하나의 전극이 두 위상에 잠겨 있는 간단한 2전극 구성에서 Galvani 전위차는 ITIES 전체에 걸쳐 1~4 nm에 걸쳐 전위 강하가 있는 전위차를 통해 외부적으로 제어할 수 있습니다. ^{w} \phi\)8,37.

Johans et al.38은 액체|액체 계면에서 금속 NP의 핵형성에 대한 분석 솔루션을 최초로 설명했습니다. 그들의 연구에서 그들은 고체/용액 인터페이스에서 흔히 발생하는 결함 부위가 없다는 점을 강조했습니다. 따라서 ITIES에는 입자 형성에 큰 열역학적 장벽이 있습니다. 그럼에도 불구하고, 그들은 인터페이스가 없는 곳에서 전기화학적으로 제어되는 금속 NP 핵생성을 실험적으로 입증할 수 있었습니다. 흥미롭게도 Nishi 그룹은 액체|액체 경계면의 분자 구조가 NP 프레임워크에 전사된다고 제안했습니다. 그들은 최근 w|IL 인터페이스가 나노구조의 형성에 기계적으로 중요한 역할을 한다는 것을 입증했습니다. 그들의 IL은 페로센(Fc) 작용기로 변형되어 산화환원 활성을 가지며 Pd 나노섬유 어레이의 형성에 활용되었습니다.

98%), lithium sulphate (Li2SO4, > 98%), 1,2-dichloroethane (DCE, ≥ 99.0%), 1-bromooctane (99%), trioctylphosphine (97%), and 2,2′:5′,2′′-terthiophene (TT, 99%) were acquired from Sigma-Aldrich. All reagents were used without additional purification. Ultrapure water from a MilliQ filtration system (> 18.2 MΩ cm) was used throughout to generate aqueous solutions. The tetraoctylphosphonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate (P8888TB) ionic liquid used as an oil phase supporting electrolyte was prepared as detailed previously41./p>

> 0 that nevertheless decreases with increasing pH. These values are much higher than the experimentally determined values at pH ~ 5.5–6; thus, the difference is likely the thermodynamic contribution of the glass walls. However, silanization of the inside of the micropipette resulted in no observable change in the film produced (data not shown)./p> 2 × enhancement in the electrocatalytic CO2 reduction current versus an unmodified electrode. However, this film underwent large changes in NP morphology. While a tentative first step, these results are indicators that these films are promising alternative electrode materials for carbon capture; however, more optimization of nanocomposite electrosynthesis is necessary./p>

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