Atomically Engineered SnO x ‐Cu Interfacial Sites Regulate Water Dissociation toward Highly Selective CO 2 to C 2 Conversion

材料科学 法拉第效率 催化作用 密度泛函理论 离解(化学) 电化学 吸附 化学工程 原位 纳米技术 多孔性 水煤气变换反应 联轴节(管道) 反应中间体 分解水 协同催化 连接器 化学物理 科技与社会 选择性 反应条件 分解 反应机理
作者
Shuai Ding,Qiwen Su,Zhaoyong Jin,Jinchang Fan,Yi Dong,Lin Liu,Tianrong Han,E Xinyu,Jiaqi Wang,Kun Qi,Xiaoqiang Cui
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (30) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202528796
摘要

ABSTRACT Electrochemical CO 2 reduction reaction (CO 2 RR) offers a sustainable strategy to convert CO 2 into value‐added chemicals, yet achieving selective C─C coupling remains challenging because water‐derived protons predominantly drive the competing hydrogen evolution reaction (HER). Here, we develop a porous carbon‐confined Cu catalyst decorated with atomically dispersed SnO x clusters (SnO x ‐Cu@C) that achieves highly selective CO 2 ‐to‐C 2 conversion, achieving a maximum Faradaic efficiency of 66.3% for C 2 product while substantially suppressing H 2 generation to 7.4%. In situ ATR‐SEIRAS uncover strengthened * CO adsorption and accelerated * CO‐ * COH coupling, accompanied by enriched weakly hydrogen‐bonded interfacial water species that preferentially dissociate into reactive * H for subsequent protonation. Density functional theory further shows that SnO x anchoring induces interfacial charge redistribution, lowers the * CO to * COH activation barrier, and restrains proton‐proton coupling. These mechanistic insights demonstrate that precise atomic‐level engineering of oxide‐metal interfaces is an effective strategy to modulate water activation and intermediate energetics, enabling efficient and highly selective CO 2 to C 2 conversion.
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