Pulsed Electrolysis Promotes CO2 Reduction to Ethanol on Heterostructured Cu2O/Ag Catalysts

电解 催化作用 法拉第效率 吸附 电化学 材料科学 无机化学 乙醇燃料 乙醇 本体电解 化学工程 纳米颗粒 化学 纳米技术 电极 物理化学 有机化学 电解质 工程类
作者
Xiuju Wu,Xiaotong Li,Jiabao Lv,Xiangzhou Lv,Angjian Wu,Zhifu Qi,Hao Bin Wu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (12): e2307637-e2307637 被引量:27
标识
DOI:10.1002/smll.202307637
摘要

Abstract The electrochemical conversion of carbon dioxide (CO 2 ) into ethanol with high added value has attracted increasing attention. Here, an efficient catalyst with abundant Cu 2 O/Ag interfaces for ethanol production under pulsed CO 2 electrolysis is reported, which is composed of Cu 2 O hollow nanospheres loaded with Ag nanoparticles (named as se‐Cu 2 O/Ag). The CO 2 ‐to‐ethanol Faradaic efficiency is prominently improved to 46.3% at a partial current density up to 417 mA cm −2 under pulsed electrolysis conditions in a neutral flow cell, notably outperforming conventional Cu catalysts during static electrolysis. In situ spectroscopy reveals the stabilized Cu + species of se‐Cu 2 O/Ag during pulsed electrolysis and the enhanced adsorbed CO intermediate ( * CO)coverage on the heterostructured catalyst. Density functional theory (DFT) calculations further confirm that the Cu 2 O/Ag heterostructure stabilizes the * CO intermediate and promotes the coupling of * CO and adsorbed CH intermediate ( * CH). Meanwhile, the stable Cu + species under pulsed electrolysis favor the hydrogenation of adsorbed HCCOH intermediate ( * HCCOH) to adsorbed HCCHOH intermediate ( * HCCHOH) on the pathway to ethanol. The synergistic effect between the enhanced generation of * CO on Cu 2 O/Ag and regenerated Cu + species under pulsed electrolysis steers the reaction pathway toward ethanol. This work provides some insights into selective ethanol production from CO 2 electroreduction via combined catalyst design and non‐steady state electrolysis.
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