Tailoring Hydrogenation Pathway to Redirect CO 2 Electroreduction From Ethylene to Ethanol

催化作用 选择性 乙醇 乙烯 化学 电化学 法拉第效率 拉曼光谱 电子效应 不对称氢化 乙醇燃料 组合化学 电催化剂 多相催化 有机化学 原位 平衡(能力) 表面工程 还原(数学) 光谱学 循环伏安法
作者
Zihong Wang,Jiasen Guo,Dazhuang Wang,Jun Ma,Xuefei Feng,Zhuangzhuang Cui,Digen Ruan,Xuan Luo,Jiajia Fan,Jiacheng Yang,Bing‐Qing Xiong,Xiaodi Ren
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (12): e23475-e23475 被引量:5
标识
DOI:10.1002/anie.202523475
摘要

ABSTRACT Electrochemical CO 2 reduction to ethanol faces a fundamental challenge: competing ethylene formation through shared C 2 intermediates. While previous studies focused on modifying catalyst electronic structures or increasing *CO coverage, the critical role of competitive hydrogenation pathways remains unexplored. Here, we demonstrate that the selectivity between ethanol and ethylene is governed by the balance between Langmuir–Hinshelwood (surface *H) and Eley–Rideal (solvent H) hydrogenation mechanisms. Through hierarchically assembled BPEI/PT interfaces, we dynamically modulate this balance by reconstructing interfacial hydrogen‐bond networks without altering catalyst electronic properties. In situ Raman spectroscopy captures enhanced *OCHCH 2 /*OCHCH 3 intermediates, directly correlating ethanol selectivity with suppressed ER pathway. Combined experimental and theoretical studies establish quantitative relationships between hydrogen‐bond strength and pathway selectivity. This strategy achieves 38.7% ethanol Faradaic efficiency (FE) at 900 mA cm − 2 on CuO‐derived catalysts (116% improvement) and 53% at 800 mA cm − 2 on CuAg systems—among the highest reported efficiencies. Our findings reveal that controlling competitive hydrogenation pathways through interfacial engineering provides an independent parameter for steering CO 2 reduction selectivity.
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