CO2 electrolysis to multi-carbon products in strong acid at ampere-current levels on La-Cu spheres with channels

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作者
Jiaqi Feng,Limin Wu,Xinning Song,Libing Zhang,Shunhan Jia,Xiaodong Ma,Xingxing Tan,Xinchen Kang,Qinggong Zhu,Xiaofu Sun,Buxing Han
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 4821-4821 被引量:150
标识
DOI:10.1038/s41467-024-49308-8
摘要

Abstract Achieving satisfactory multi-carbon (C 2+ ) products selectivity and current density under acidic condition is a key issue for practical application of electrochemical CO 2 reduction reaction (CO 2 RR), but is challenging. Herein, we demonstrate that combining microenvironment modulation by porous channel structure and intrinsic catalytic activity enhancement via doping effect could promote efficient CO 2 RR toward C 2+ products in acidic electrolyte (pH ≤ 1). The La-doped Cu hollow sphere with channels exhibits a C 2+ products Faradaic efficiency (FE) of 86.2% with a partial current density of −775.8 mA cm −2 . CO 2 single-pass conversion efficiency for C 2+ products can reach 52.8% at −900 mA cm −2 . Moreover, the catalyst still maintains a high C 2+ FE of 81.3% at −1 A cm −2 . The channel structure plays a crucial role in accumulating K + and OH - species near the catalyst surface and within the channels, which effectively suppresses the undesired hydrogen evolution and promotes C–C coupling. Additionally, the La doping enhances the generation of *CO intermediate, and also facilitates C 2+ products formation.
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