离子液体在CO2电还原反应过程中的催化作用与机理研究

摘要 在1-丁基3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐([Bmim] [CF3SO3] )/碳酸丙烯酯(PC)溶液中, 采用循环伏安曲线、交流阻抗谱及阻抗模拟方法, 研究了CO2在Au上发生电还原反应的速率控制步骤与离子液体的催化作用. 结果表明, 在CO2电还原反应过程中, 吸附态CO2经单电子还原生成CO2·-自由基是速率控制步骤. 由于离子液体的催化作用, CO2 在[Bmim] [CF3SO3] /PC溶液中电还原的过电位比在四丁基三氟甲基磺酸铵([Bu4N] [CF3SO3] )/PC溶液中降低了239 mV. 交流阻抗测试结果表明, 离子液体中的阳离子[Bmim] +吸附在Au电极表面, 形成离子液体吸附层, 吸附态的CO2分子经单电子还原后生成CO2·-自由基, 与周围离子液体发生相互作用, 形成中间体[Bmim-CO2] ad, 降低了CO2·-的能量状态, 使得CO2电还原反应的过电位大幅度降低