Synergistic regulation of hydrophobicity and basicity for copper hydroxide‐derived copper to promote the CO2 electroreduction reaction

Nafion公司 化学 选择性 水溶液 无机化学 离聚物 氢氧化物 催化作用 电化学 电极 有机化学 物理化学 共聚物 聚合物
作者
Limin Zhou,Chenghang Li,Jingjing Lv,Wei Wang,Shaojun Zhu,Jun Li,Yifei Yuan,Zhengjun Wang,Qingcheng Zhang,Huile Jin,Shun Wang
出处
期刊:Carbon energy [Wiley]
卷期号:5 (6) 被引量:39
标识
DOI:10.1002/cey2.328
摘要

Abstract A simple method was proposed to activate alkaline Cu(OH) 2 with an acidic ionomer, Nafion, to regulate its surface microenvironment, including hydrophobicity and local basicity. In particular, the direct complete neutralization reaction between Cu(OH) 2 and Nafion in aqueous solution induces the exposing of vast anions which can exclude the in‐situ‐formed hydroxides and raise the local basicity. Remarkably, the optimal Nafion‐activated Cu(OH) 2 ‐derived Cu can efficiently suppress the hydrogen evolution reaction (HER) and improve the selectivity for multi‐carbon products in the CO 2 electroreduction reaction (eCO 2 RR). The H 2 Faradaic efficiency (FE) decreased to 11% at a current density of 300 mA/cm 2 (−0.76 V vs. RHE) in a flow cell, while the bare one with H 2 had an FE of 40%. The total eCO 2 RR FE reaches as high as 83%, along with an evidently increased C 2 H 4 FE of 44% as compared with the bare one (24%), and good stability (8000 s), surpassing that of most of the reported Cu(OH) 2 ‐derived Cu. The experimental and theoretical results both show that the strong hydrophobicity and high local basicity jointly boosted the eCO 2 RR as acquired by felicitously introducing ionomer on the Cu(OH) 2 ‐derived Cu surface.
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