In situ copper faceting enables efficient CO2/CO electrolysis

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作者
Kaili Yao,Jun Li,Adnan Ozden,Haibin Wang,Ning Sun,Pengyu Liu,Wen Zhong,Wei Zhou,Jieshu Zhou,Xi Wang,Hanqi Liu,Yongchang Liu,Songhua Chen,Yongfeng Hu,Ziyun Wang,David Sinton,Hongyan Liang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 1749-1749 被引量:90
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45538-y
摘要

Abstract The copper (Cu)-catalyzed electrochemical CO 2 reduction provides a route for the synthesis of multicarbon (C 2+ ) products. However, the thermodynamically favorable Cu surface (i.e. Cu(111)) energetically favors single-carbon production, leading to low energy efficiency and low production rates for C 2+ products. Here we introduce in situ copper faceting from electrochemical reduction to enable preferential exposure of Cu(100) facets. During the precatalyst evolution, a phosphate ligand slows the reduction of Cu and assists the generation and co-adsorption of CO and hydroxide ions, steering the surface reconstruction to Cu (100). The resulting Cu catalyst enables current densities of > 500 mA cm −2 and Faradaic efficiencies of >83% towards C 2+ products from both CO 2 reduction and CO reduction. When run at 500 mA cm −2 for 150 hours, the catalyst maintains a 37% full-cell energy efficiency and a 95% single-pass carbon efficiency throughout.
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