Balancing *CHO/*CO Intermediate Flux via Carbonyl-Hydroxyl Motif Synergy Enables High-Selectivity Ethanol Electrosynthesis from Dilute CO2

化学 电合成 选择性 乙醇 立体化学 有机化学 催化作用 物理化学 电化学 电极
作者
Pu Huang,Zhilong Yang,Kewei Zhai,Binbin Huang,Jing Zhou,Xinyu Sun,Yamei Lin,Jing Xu,Chengsi Pan,Yuming Dong,Yao Wang,Ying Zhang,Yang Lou,Hongwen Huang,Yongfa Zhu,Jiawei Zhang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (25): 22062-22071 被引量:35
标识
DOI:10.1021/jacs.5c05839
摘要

The electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) to ethanol represents a sustainable avenue to close the carbon cycle and produce renewable fuels, yet challenges persist in achieving high selectivity and activity under industrially relevant dilute CO2 streams. Herein, we realize an efficient ethanol electrosynthesis by coating Cu catalysts with β-hydroxy ketone-based covalent organic polymers (COPCO+OH), which not only activate CO2 but also balance the *CHO/*CO flux at the catalyst-electrolyte interface. The COPCO+OH coated Cu NPs (Cu+COPCO+OH) exhibits unprecedented FEEtOH of 54.2% in 0.5 M KHCO3, with a partial current density of 121.3 mA cm-2. Crucially, using a dilute CO2 feedstock (20% CO2), it retains ∼40.8% FEEtOH, circumventing energy-intensive CO2 purification. Through systematic experimental characterizations and density functional theory (DFT) calculations, we elucidate a unique organic motif synergy: carbonyl groups serve as CO2 activation centers, while adjacent hydroxyl groups boost *H supply for *CO protonation to *CHO intermediates. This unique synergy enables a balanced *CHO/*CO flux, thereby creating an optimal environment favoring asymmetric *CHO-*CO coupling and preferentially stabilizing the *CHCOH intermediate toward ethanol production. Our investigations establish a universal design paradigm to bypass scaling relations in CO2RR through organic motif synergy, offering atomistic insights into steering complex reaction networks in CO2 electroreduction.
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
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
收破烂的要不完成签到,获得积分10
2秒前
yyyyy完成签到,获得积分10
2秒前
儒雅黑裤完成签到,获得积分10
2秒前
电风扇大人完成签到,获得积分10
3秒前
1725665189完成签到 ,获得积分10
3秒前
QinQin完成签到,获得积分10
8秒前
meimei完成签到 ,获得积分10
9秒前
JY完成签到,获得积分10
9秒前
科研通AI6.2应助123采纳,获得10
11秒前
QinQin发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
wenrui完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
strama完成签到,获得积分10
15秒前
大壮完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
乐安完成签到,获得积分10
21秒前
chenmeimei2012完成签到 ,获得积分10
21秒前
阔达以山完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
gxy完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
冯梦梦完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
小糊涂仙完成签到,获得积分10
23秒前
hjs完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
玖爱完成签到,获得积分10
24秒前
好嗨哟完成签到,获得积分10
25秒前
虚幻绿兰完成签到,获得积分10
27秒前
慕青应助Greg采纳,获得10
28秒前
老魏老魏完成签到,获得积分10
28秒前
小栗完成签到,获得积分10
28秒前
何乾乾发布了新的文献求助10
29秒前
29秒前
cosimo完成签到 ,获得积分10
29秒前
sagitar应助刘觅儿采纳,获得20
30秒前
壮观以松完成签到,获得积分10
32秒前
旅行者N0501完成签到,获得积分10
34秒前
铁甲小宝完成签到,获得积分10
35秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7298365
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8916739
关于积分的说明 18879766
捐赠科研通 6963453
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3210642
关于科研通互助平台的介绍 2379971
邀请新用户注册赠送积分活动 2187127