Electrochemical CO2 Reduction to Ethanol on Zn‐Coordinated Cu Sites Formed by Atmosphere‐Induced Surface Reconstruction

材料科学 大气(单位) 电化学 还原(数学) 乙醇 纳米技术 冶金 化学工程 电极 物理化学 气象学 有机化学 化学 几何学 物理 数学 工程类
作者
Jie Du,Gong Zhang,Xiao Ma,Qingfeng Chang,Hui Gao,C. Y. Wang,Xiaowei Du,Shuying Li,Tuo Wang,Zhi‐Jian Zhao,Peng Zhang,Jinlong Gong
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202410339
摘要

Abstract Electrochemical CO 2 reduction reaction (CO 2 RR) to produce chemicals and fuels is a promising strategy to achieve carbon neutrality. However, due to the slow C─C coupling kinetics and the fact that C 2 H 5 OH and C 2 H 4 products share the same *HCCOH intermediate, achieving high activity and selectivity for C 2 H 5 OH remains challenging. This paper describes an atmosphere‐induced reconstruction method to optimize the surface composition and coordination structure of the Cu x Zn y bimetallic alloy catalysts for C 2 H 5 OH production. Specifically, the Cu x Zn y alloy catalyst treated within CO atmosphere (CO‐Cu x Zn y ) enriches with low‐coordinated Cu sites, which are favorable for the adsorption of the *CO intermediates for promoted C 2 H 5 OH production. A C 2+ Faradaic efficiency (FE) of 85.1% and a C 2 H 5 OH FE of 59.5% are achieved by the CO‐Cu 84 Zn 16 at a current density of 300 mA cm −2 . In‐situ spectroscopic studies and DFT calculations demonstrate that the enhanced *CO adsorption promotes the C─C coupling process. At the same time, the hydrogenation of *HCCOH is more favorable on CO‐Cu 84 Zn 16 to inhibit the C 2 H 4 pathway, thus enhancing the generation of C 2 H 5 OH. This study provides an effective strategy to regulate the selectivity of CO 2 RR through the control of the surface coordination environment of the active sites.
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