Regulating Interfacial Hydrogen‐Bonding Networks by Implanting Cu Sites with Perfluorooctane to Accelerate CO2 Electroreduction to Ethanol

乙烯 乙醇 法拉第效率 化学 氢键 共价键 选择性 催化作用 化学工程 纳米技术 材料科学 有机化学 电化学 分子 电极 物理化学 工程类
作者
Jing Zhou,Bingling He,Pu Huang,Dongge Wang,Zechao Zhuang,Jing Xu,Chengsi Pan,Yuming Dong,Dingsheng Wang,Yao Wang,Hongwen Huang,Jiawei Zhang,Yongfa Zhu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:137 (6) 被引量:15
标识
DOI:10.1002/ange.202418459
摘要

Abstract Efficient CO 2 electroreduction (CO 2 RR) to ethanol holds promise to generate value‐added chemicals and harness renewable energy simultaneously. Yet, it remains an ongoing challenge due to the competition with thermodynamically more preferred ethylene production. Herein, we presented a CO 2 reduction predilection switch from ethylene to ethanol (ethanol‐to‐ethylene ratio of ~5.4) by inherently implanting Cu sites with perfluorooctane to create interfacial noncovalent interactions. The 1.83 %F‐Cu 2 O organic–inorganic hybrids (OIHs) exhibited an extraordinary ethanol faradaic efficiency (FE ethanol ) of ∼55.2 %, with an impressive ethanol partial current density of 166 mA cm −2 and excellent robustness over 60 hours of continuous operation. This exceptional performance ranks our 1.83 %F‐Cu 2 O OIHs among the best‐performing ethanol‐oriented CO 2 RR electrocatalysts. Our findings identified that C 8 F 18 could strengthen the interfacial hydrogen bonding connectivity, which consequently promotes the generation of active hydrogen species and preferentially favors the hydrogenation of *CHCOH to *CHCHOH, thus switching the reaction from ethylene‐preferred to ethanol‐oriented. The presented investigations highlight opportunities for using noncovalent interactions to tune the selectivity of CO 2 electroreduction to ethanol, bringing it closer to practical implementation requirements.
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