Steric‐Dominated Intermediate Stabilization by Organic Cations Enables Highly Selective CO 2 Electroreduction

位阻效应 化学 甲酸 吸附 选择性 阳离子聚合 烷基 无机化学 光化学 电化学 组合化学 催化作用 有机化学 物理化学 电极
作者
Zishan Han,Xinyu Wang,Zhiguo Li,Jiachen Gao,Zheng Hu,Yaogang Wang,Siqi Li,Xuejiao Mao,Quan‐Hong Yang,Zhe Weng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (31): e202504785-e202504785 被引量:9
标识
DOI:10.1002/anie.202504785
摘要

Abstract Precisely modulating the binding energies of intermediates through cationic engineering remains a pivotal challenge in controlling reaction pathways and improving selectivity for electrocatalytic CO 2 reduction reaction (CO 2 RR). Although alkali cations are widely recognized as stabilizing intermediates via electrostatic interactions, this study proposes a steric‐effect‐dominated strategy using organic quaternary ammonium cations (C n TA + ) to flexibly tune the adsorption of intermediates. Through in‐situ attenuated total reflectance‐surface enhanced infrared absorption spectroscopy (ATR‐SEIRAS), we elucidate that C n TA + cations with longer alkyl chains substitute K + more efficiently within the electrical double layer, exhibiting higher affinity for the Cu surface. This steric dominance significantly enhances the adsorption of key intermediates, steering the pathway toward formic acid (HCOOH) production. An improved Faradaic efficiency (FE) up to 90% for HCOOH was achieved using octadecyl trimethyl ammonium (C 18 TA + ) cations. This molecular engineering strategy provides a route to flexibly tune the adsorption of intermediates to improve the performance of CO 2 RR.
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