Hierarchical Modulation in Cu‐Aerogel Enables Breakthrough CO2 Electroreduction for Combating Stability‐Efficiency‐Selectivity Tradeoff

过电位 选择性 电催化剂 法拉第效率 材料科学 化学工程 纳米技术 电化学 化学 电极 催化作用 物理化学 有机化学 冶金 工程类
作者
Amare Aregahegn Dubale,H. Ling,Weiqi Wang,Feng Cheng,Keqiang Xu,Cheng Ding,Jinyu Dai,Xiu‐Li Yang,Ming‐Hua Xie
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202504818
摘要

Design of electrocatalyst combining low overpotential, high selectivity and stability for combating the stability-efficiency-selectivity tradeoff in CO2 electroreduction remains a crucial challenge. Herein, a hierarchical modulation strategy is proposed for the precise assembly of Boron (B) and Tin (Sn), resulting in novel copper (Cu)-aerogel (BSnCu3) structures with both structural and functional hierarchies for advanced CO2 electroreduction. Superficial assembled Tin creates Cu0 protective layer for high stability, the body assembled Boron improves the binding affinity to intermediates and shifts Cu d-band upward for enhanced charge transfer. BSnCu3 achieves exceptional performance, including an ethanol selectivity of 93.2%, a Faradaic efficiency (FE) of 90.3%, and an ultralow overpotential of 0.12 V, alongside remarkable stability. Leveraging the synergistic effects of regionally assembled Boron/Tin and the efficient charge/mass transfer of the 3D nanowire network, BSnCu3 attains a record-breaking tradeoff index of 2.74, surpassing all reported values. This work presents an inspiring strategy and sets a new benchmark for advanced electrocatalyst design.
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