Dual Locking of Cu + /Cu 0 Interface and Vacancy Defects via Al‐Doping for Efficient Electroreduction of CO 2 to C 2+ Products

法拉第效率 催化作用 材料科学 原位 溶解 密度泛函理论 电化学 表征(材料科学) 异质结 空位缺陷 过渡金属 拉曼光谱 吸附 化学物理 工作(物理) 联轴节(管道) 无机化学 电流密度 氧气 化学工程 分压 多孔性 纳米技术 活化能 多相催化 分解 动力学 部分氧化 煅烧 对偶(语法数字) 金属 电极
作者
Wenqing Zhang,Chunhao Jiang,Shulin Zhao,Qianqian Zhao,Yuzhou Wang,Tao Guo,Xiaojing Liu,Yuping Wu,Yuhui Chen
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:9 (11): e01502-e01502 被引量:1
标识
DOI:10.1002/smtd.202501502
摘要

Abstract Multi‐carbon (C 2+ ) products from the electrochemical CO 2 reduction reaction (CO 2 RR) are highly desirable due to their energy density and commercial value. Cu‐based catalysts are the only known materials capable of producing C 2+ products with appreciable efficiency. However, the low *CO intermediate coverage and sluggish C‐C coupling kinetics hinder their selectivity. Herein, an Al‐doped copper hydroxyfluoride (Al‐CuOHF) catalyst that combines dynamic reconstruction with electronic modulation is reported. In/ex situ CO 2 RR characterization confirm that partial Al dissolution drives in situ reconstruction of porous Cu 2 O/Cu heterostructures with abundant oxygen vacancies (O v ), while residual Al stabilizes Cu + species and F‐O v Lewis acid‐base pairs. In situ Raman spectroscopy directly evidences enhanced *CO adsorption on restructured surfaces. These synergistic effects facilitate CO 2 activation, elevate *CO coverage, and reduce the energy barrier for C‐C coupling. Consequently, Al‐CuOHF delivers a remarkable C 2+ Faradaic efficiency of 83.3% and a partial current density of −93.03 mA cm −2 at −1.0 V (vs. RHE). This work provides a strategy for constructing multifunctional interfaces via dopant‐guided structural evolution and electronic field engineering, offering new insights into high‐efficiency CO 2 electroreduction.
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