探索介观质量传输对电催化选择性的影响

摘要 电催化选择性通常在原子水平上基于活性位点进行讨论，而忽略了介观质量传输的更微妙影响。在此，我们展示了如何通过在电极和体电解质之间交换表面结合的反应中间体来控制选择性。我们认为，由此产生的动力学竞争随着催化剂表面积的变化而变化，并且在包括例如在基于铜的催化剂上进行电化学二氧化碳还原时产生不同产物等技术上重要的反应中变得相关。通过微动能和传输建模结合的多尺度方法，我们特别探讨并量化了这一影响在实验文献中的各种示例。尽管模型简单，但它能够正确再现催化剂粗糙度在所有介观、微观和原子尺度上的选择性趋势。由此产生的洞察为电催化选择性的变化提供了替代或至少补充的解释，这些变化否则被归因于活性位点的纳米结构化或由于掺杂或合金化而导致的电子效应。