CO₂还原原位表征方法

多谱学原位联用

整合多种原位光谱方法，同步监测CO₂吸附、活化与中间体自由基形成，为催化剂设计提供机理指导。

Pawar, Amol Uttam · Sivasankaran, Ramesh Poonchi · 杨龙 · Don Keun, Lee · Young Soo, Kang

Chem 2024

技术优势

原位捕捉中间体

在反应条件下实时观测吸附态与自由基中间体，直接确定反应路径，而不是通过产物反推机理。

多谱学互补

XAS、红外、拉曼、EPR分别提供电子结构、表面吸附、振动指纹和自由基信息，组合后能覆盖从吸附到质子耦合电子转移的全过程。

应用场景

• 光催化CO₂还原：用原位光谱直接识别光生电荷转移和表面反应中间体，替代离线产物分析来优化光催化剂。
• 电催化CO₂还原：在电化学条件下实时监测吸附中间体与产物选择性关联，指导催化剂电位窗口和结构设计。
• 人工光合作用：通过原位谱学解析光电极表面水氧化与CO₂还原的耦合机制，厘清限速步骤以提升太阳能到燃料效率。
• 催化机理研究：提供反应条件下催化剂表面吸附构型、反应中间体和电子状态的时间分辨信息，直接验证理论计算模型。
• 原位表征平台：将多种同步辐射和激光光谱集成于同一反应池，实现CO₂还原过程中表面化学的动态可视化，服务于催化剂高通量筛选。