Hierarchical Tandem Catalysis Promotes CO Spillover and Trapping for Efficient CO2 Reduction to C2+ Products

催化作用 串联 俘获 还原(数学) 材料科学 纳米技术 化学 化学工程 有机化学 生态学 几何学 数学 工程类 复合材料 生物
作者
Lei Bian,Qiang Cai,Jiayi Chen,Hongkai Guo,Shize Liu,Hao Tian,Nana Tian,Zhongli Wang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
被引量:9
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c00696
摘要

The electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) to produce multicarbon (C2+) hydrocarbons or oxygenate compounds is a promising route to obtain a renewable fuel or valuable chemicals; however, producing C2+ at high current densities is still a challenge. Herein, we design a hierarchically structured tandem catalysis electrode for greatly improved catalytic activity and selectivity for C2+ products. The tandem catalysis electrode is constructed of a sputtered Ag nanoparticle layer on a hydrophobic polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane and a layer of nitrogen-doped carbon (NC)-modified Cu nanowire arrays. The Cu nanowire arrays are in situ grown on PTFE by electrochemical oxidation of sputtered CuAl alloy, in which the chemical etching of metal Al induces the formation of a Cu nanowire array structure. Within hierarchical configuration, CO can be efficiently generated on an active Ag layer and then spillover and transfer to NC-modified Cu nanowire array layer, in which Cu/NC interfaces can enhance *CO trapping and adsorption. During the CO2RR, the optimized tandem catalysis electrode achieves superior Faradaic efficiencies of 53.5% and 87.5% for ethylene (C2H4) and C2+ products at the current density of 519.0 mA cm–2, respectively, with a high C2+/C1 ratio of 10.42 and long-term stability up to 50 h. In situ Raman and attenuated total reflection-surface enhanced infrared absorption spectroscopy (ATR-SEIRAS) confirm that the Ag–Cu–NC tandem catalysis system significantly enhances the linear adsorption of *CO intermediates and the dissociation of H2O, improves the C–C coupling capability, and stabilizes the key intermediate *OCCOH to produce C2+ products.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
田様应助苦哈哈采纳,获得10
4秒前
蒺藜完成签到 ,获得积分10
6秒前
科目三应助岩下松风采纳,获得10
6秒前
希721发布了新的文献求助10
6秒前
豆芽完成签到 ,获得积分10
8秒前
秦雅青完成签到,获得积分10
8秒前
sylinmm应助dhn123采纳,获得20
9秒前
练习时长两年半应助沐风采纳,获得10
9秒前
辛勤的寄瑶完成签到,获得积分10
9秒前
Orange应助柒_l采纳,获得10
10秒前
10秒前
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
Joyj99发布了新的文献求助10
14秒前
坦率的匪应助安陌煜采纳,获得10
14秒前
15987完成签到,获得积分10
15秒前
顾矜应助小可采纳,获得10
15秒前
李健的小迷弟应助124dc采纳,获得10
16秒前
行道吉安完成签到,获得积分10
17秒前
北落发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
19秒前
19秒前
20秒前
21秒前
仔仔糖发布了新的文献求助10
23秒前
柯语雪完成签到 ,获得积分10
24秒前
柒_l发布了新的文献求助10
24秒前
科目三应助大眼睛的草莓采纳,获得10
24秒前
ytt发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
安陌煜完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
小可发布了新的文献求助10
27秒前
CHensby发布了新的文献求助10
28秒前
SYLH应助木头杨采纳,获得10
29秒前
咕咕咕发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
xuyang发布了新的文献求助10
31秒前
www完成签到,获得积分20
32秒前
高分求助中
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 1000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3977900
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3522084
关于积分的说明 11211355
捐赠科研通 3259286
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1799592
邀请新用户注册赠送积分活动 878439
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 806918