Directing CO2 electroreduction pathways for selective C2 product formation using single-site doped copper catalysts

选择性 催化作用 法拉第效率 乙烯 离解(化学) 兴奋剂 键裂 掺杂剂 化学 无机化学 材料科学 电极 电化学 物理化学 光电子学 有机化学
作者
Zhengyuan Li,Peng Wang,Xiang Lyu,Vamsi Krishna Reddy Kondapalli,Shuting Xiang,Juan D. Jiménez,Lu Ma,Takeshi Ito,Tianyu Zhang,Jithu Raj,Yanbo Fang,Yaocai Bai,Jianlin Li,Alexey Serov,Vesselin Shanov,Anatoly I. Frenkel,Sanjaya D. Senanayake,Shize Yang,Thomas P. Senftle,Jingjie Wu
出处
期刊: [Springer Science+Business Media]
卷期号:1 (2): 159-169 被引量:94
标识
DOI:10.1038/s44286-023-00018-w
摘要

Manipulating the selectivity-determining step in post-C–C coupling is crucial for enhancing C2 product specificity during electrocatalytic CO2 reduction, complementing efforts to boost rate-determining step kinetics. Here we highlight the role of single-site noble metal dopants on Cu surfaces in influencing C–O bond dissociation in an oxygen-bound selectivity-determining intermediate, steering post-C–C coupling toward ethylene versus ethanol. Integrating theoretical and experimental analyses, we demonstrate that the oxygen binding strength of the Cu surface controls the favorability of C–O bond scission, thus tuning the selectivity ratio of ethylene-to-ethanol. The Rh-doped Cu catalyst with optimal oxygen binding energy achieves a Faradaic efficiency toward ethylene of 61.2% and an ethylene-to-ethanol Faradaic efficiency ratio of 4.51 at –0.66 V versus RHE (reversible hydrogen electrode). Integrating control of both rate-determining and selectivity-determining steps further raises ethylene Faradaic efficiency to 68.8% at 1.47 A cm−2 in a tandem electrode. Our insights guide the rational design of Cu-based catalysts for selective CO2 electroreduction to a single C2 product. Steering the selectivity-determining steps is as important as the C–C coupling steps in CO2 electroreduction. Here the authors highlight that single-site noble metal dopants on the Cu surface can influence C–O bond dissociation and direct the post-C–C coupling pathways to ethylene versus ethanol.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
李健的粉丝团团长应助good采纳,获得10
刚刚
刚刚
Rui完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
raolowe完成签到,获得积分10
1秒前
tigger发布了新的文献求助20
1秒前
ak完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
kaiqiang完成签到,获得积分10
2秒前
霜月发布了新的文献求助10
2秒前
小群完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
逆袭者完成签到,获得积分10
3秒前
人类懂王发布了新的文献求助10
3秒前
Turbobin完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
小马过河完成签到,获得积分10
3秒前
小糊涂仙发布了新的文献求助10
4秒前
Hajix完成签到,获得积分10
4秒前
MrC发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
小D完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
科研通AI6.2应助林飞溯采纳,获得10
6秒前
蘑菇发布了新的文献求助10
7秒前
愉快彩虹发布了新的文献求助10
7秒前
kevinrnk应助qw采纳,获得10
7秒前
cecilycen完成签到,获得积分10
7秒前
仙女保苗完成签到,获得积分10
7秒前
周围完成签到,获得积分10
7秒前
不知完成签到 ,获得积分10
7秒前
淡然的大雁完成签到,获得积分10
8秒前
wztin完成签到,获得积分10
8秒前
池鱼完成签到,获得积分10
8秒前
岳鑫玥完成签到,获得积分10
8秒前
不做第一只做唯一完成签到,获得积分0
8秒前
xucc发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
the fractional Laplacian 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7668238
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9236808
关于积分的说明 19882349
捐赠科研通 7237524
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3284095
关于科研通互助平台的介绍 2442947
邀请新用户注册赠送积分活动 2285629