Controlling the Morphology of CuO to Construct rich Cu 0 /Cu + Interfaces for CO 2 Electroreduction to Multi‐Carbon Products

材料科学 X射线光电子能谱 法拉第效率 选择性 催化作用 X射线吸收光谱法 电化学 吸附 联轴节(管道) 化学工程 形态学(生物学) 散射 化学物理 氧烷 原位 光谱学 路径(计算) 氧化还原 纳米技术 电催化剂 合理设计 科技与社会 电子结构 吸收(声学) 无机化学 曲面(拓扑)
作者
Weiren Chen,Xixiong Jin,Min Wang,Bohan A,Z. Wei,Guobao Jiang,Hongqi Shi,Lingxia Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (32) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202526003
摘要

ABSTRACT It remains a significant challenge to electrocatalytically convert CO 2 into multi‐carbon (C 2+ ) products with both high selectivity and industrial‐grade current density. Herein, we report a pH‐directed strategy for growing CuO catalysts with precisely controlled morphologies. Among them, nanorod‐like CuO (R‐CuO) achieves an exceptional performance with a Faradaic Efficiency of 84.0% at 500 mA·cm −2 toward C 2 products. X‐ray photoelectron spectroscopy reveals that during electrochemical CO 2 reduction reaction (CO 2 RR), R‐CuO preserves the richest surface Cu + species (73.8%), thereby furnishing abundant Cu 0 /Cu + interfaces stemming from the unique “fragmentation‐agglomeration” reconstruction process. XAS results disclose a low coordination number (CN = 8.71) for the Cu─Cu scattering path and a high CN (0.72) for the Cu─O path in post‐reaction R‐CuO, underscoring its defective structure and Cu + retention. In situ characterizations further reveal that the robust Cu 0 /Cu⁺ interfaces markedly enhance the adsorption of OH − and * CO intermediate, accelerating the rate‐determining C─C coupling between * CO and * COH intermediates and driving selective C 2 formation. Therefore, we have established a relationship between the morphology of CuO and the pivotal Cu 0 /Cu + interfaces, providing a rational strategy for dynamically tailoring interface evolution toward selective C 2 production from CO 2 RR.
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