币族金属界面光电催化二氧化碳还原的理论研究

【作者】 张霞光； 吴德印； 田中群；

【机构】 福建厦门市厦门大学化学化工学院；

【摘要】 二氧化碳到碳氢化合物的光电化学还原过程是一个重要并且复杂的反应,铜和金等金属是电化学还原二氧化碳中常用的催化剂[1-2]。在本工作中,我们分别采用Cu（111）和Au（111）晶面作为基底,在其上吸附相应的铜和金簇为模型,结合密度泛函理论（DFT）计算对其几何结构和电子结构进行详细的分析,探讨了这两种因素对二氧化碳还原反应的影响。此外,通常认为在二氧化碳还原过程中,形成*COOH（或HCOO*）中间体是反应的决速步骤,即质子-电子转移过程。对于该步骤属于质子耦合电子转移,还是质子转移与电子转移分步进行的机理目前还没有明确的认识[3-4]。本文通过对CO₂的各种化学吸附态构型的计算、CO₂与质子作用过渡态的计算、以及相应结构的振动频率分析,确定出在不同基底上合理的吸附构型,并得到相应的热力学参数和反应势垒。基于以上结果,分析出表面几何结构和电子结构的改变对CO₂还原反应决速步骤的影响。更多还原