Molecule Doping of Atomically Dispersed Cu–Au Alloy for Enhancing Electroreduction of CO to C2+ Products

材料科学 合金 兴奋剂 纳米技术 分子 化学工程 冶金 光电子学 有机化学 化学 工程类
作者
Qian Sun,Xin Tan,Chen Jia,Chengli Rong,Shuhao Wang,Chen Han,Yang Xiao,Huiqian Qi,Sean C. Smith,Chuan Zhao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (48) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202406281
摘要

Abstract Electrocatalytic carbon monoxide reduction (CORR) is effective in achieving renewable synthesis of valuable C 2+ species from CO. However, the production of C 2+ species is challenged by low activity and selectivity. Here, the surface of the atomically dispersed Cu–Au alloy is functionalized with aromatic heterocycle, thiadiazole derivate (N 2 SN), to enhance the conversion of CO into C 2+ species with acetate as the main product. The N 2 SN functional groups with electron withdrawing property can alternate the oxidization state of copper, as confirmed by XPS and XAS, thus orienting the CORR pathway to the formation of C 2+ /acetate. In situ Raman reveals that the N 2 SN treated sample exhibits stronger signal of *CO intermediate for further dimerization and the C–C–O intermediate relates to acetate formation. Theoretical calculation demonstrates the N 2 SN molecule doping contributes to lowered energy barrier for C–C coupling, improved activity and selectivity to CORR, and suppressed hydrogen evolution reaction. High Faradaic efficiency (FE C2+ , 89%), partial current density ( j C2+ , 397 mA cm −2 ), and energy efficiency for C 2+ species (EE C2+ , 24%) and total current density ( j total , up to 1000 mA cm −2 ) are achieved in membrane electrode assembly (MEA), surpassing most of the reported catalysts for total C 2+ products.

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