Retained Oxygen Regulation in Oxide‐Derived Copper for Promoted CO2 Electroreduction towards Multi‐Carbon Products

氧气 电化学 法拉第效率 氧化物 选择性 碳纤维 化学工程 化学 氧化铜 金属 催化作用 材料科学 无机化学 电极 物理化学 有机化学 复合材料 复合数 工程类
作者
Huan Wang,Huihua Yang,Yi Xu,Huai Qin Fu,Xin Yan Li,Jing He,Qiang Niu,Jia Chen Wu,Hai Yang Yuan,Pengfei Liu,Hua Gui Yang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202423889
摘要

Electrochemical CO2 reduction to multi‐carbon products provides an attractive route to store intermittent renewable electricity as high value‐added chemicals. Oxide‐derived Cu (OD‐Cu) has been widely investigated for its tunable selectivity towards multi‐carbon (C2+) products; however, it still remains a challenge to understand and regulate the retained oxygen of OD‐Cu in the complex reconstruction process. In this work, we investigate thickness determined residual oxygen in OD‐Cu, using CuO nanosheets as prototype precatalysts. When the thickness of CuO precatalyst decreased to 1.6 nm, the enhancement of the ability to retain oxygen are achieved, leading to selective C2+ production with Faradaic efficiency of around 80% over a wide current density range of 300‐700 mA cm−2 with a peak value of 84.6% at 700 mA cm−2. Long‐time molecular dynamics simulations reveal the enhanced stability of the Cu‐CuO structure with the layers of removed oxygen increased, favoring *CHO formation and *OC‐CHO coupling towards C2+ products; structural characterizations and electrochemical results further demonstrate the reconstructed stacked nanosheets with high oxygen retention capacity and easily re‐oxidized metallic Cu sites. This work underscores the crucial role of the retained oxygen for the OD‐Cu performance and provides insights into designing OD‐Cu with oxygen retention to enhance C2+ products formation.
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