Insights on Dual‐Functional Ionic Liquid Interfacial Layer for Efficient CO 2 Electroreduction to C 2+ Products in Acid

离子液体 催化作用 法拉第效率 电解质 离解(化学) 无机化学 选择性 氢铵 化学 化学工程 电化学 图层(电子) 离子键合 材料科学 可逆氢电极 乙醇 氧化还原
作者
Aofei Cheng,Jiaqi Feng,Jiaxin Cheng,Yanlin Wang,Qizhou Xue,Xuejing Zhen,bingyu li,Min Wang,Shaojuan Zeng,Xiangping Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e7683916-e7683916
标识
DOI:10.1002/anie.7683916
摘要

ABSTRACT Electrocatalytic CO 2 reduction reaction (CO 2 RR) in acidic electrolyte is hindered by severe hydrogen evolution reaction (HER) and inefficient C–C coupling, leading to poor selectivity toward multicarbon (C 2+ ) products. Here, we construct a dual‐functional interfacial layer by modifying a CuO catalyst with the ionic liquid choline triazole ([Cho][Triz]). This interfacial layer simultaneously regulates the active hydrogen (*H) supply pathway to suppress HER and stabilizes key C–C coupling intermediates, thereby promoting C 2+ product formation. Comprehensive in situ spectroscopic characterizations and theoretical simulations reveal that the ionic liquid interfacial layer disrupts the continuous hydrogen‐bond network of interfacial water, suppresses hydronium (H 3 O + ) transport from the bulk electrolyte, and accelerates water dissociation to generate *H species, thereby promoting intermediate hydrogenation and inhibiting HER. Meanwhile, the hydroxyl groups in the ionic liquid stabilize the *CHO intermediate and facilitate the energetically favorable asymmetric *CHO–*CO coupling pathway. Benefiting from this dual‐functional regulation, the [Cho][Triz]‐modified CuO catalyst delivers a C 2+ Faradaic efficiency of 81.1% at 800 mA cm −2 in 1 M KCl/0.05 M H 2 SO 4 electrolyte. Notably, the Faradaic efficiency of ethanol is approximately 2.2 times higher than that of CuO.
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