Enhancing C 2+ Product Faradaic Efficiency in CO 2 Reduction Using Fluorine-Stabilized Superhydrophobic Copper (δ+)

化学 催化作用 乙烯 氢氟酸 法拉第效率 拉曼光谱 光谱学 密度泛函理论 核磁共振波谱 无机化学 卤素 乙二醇 氧气 化学工程 接触角 纳米技术 选择性 多相催化 离子 金属 光化学 同位素标记 路易斯酸 化学稳定性 碳酸乙烯酯 魔角纺纱
作者
Geetansh Chawla,Nilutpal Dutta,Siddhi Kediya,Debabrata Bagchi,Anu Pulparambil,Andrew G. M. Rankin,Sayan Das,Subhajit Chakraborty,G. N. Manjunatha Reddy,Sebastian C. Peter
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (42): 38169-38179 被引量:4
标识
DOI:10.1021/jacs.5c10233
摘要

Oxide-derived (OD) Cu catalysts are recognized for their effectiveness in producing C2+ products, but often revert to their metallic state, reducing selectivity due to the loss of their positive oxidation state. Here, we report a novel strategy to incorporate fluorine (F) into Cu2O nanospheres using hydrofluoric acid (HF). While halogen acids have traditionally been employed to etch metals and create cavities for confinement effects, this work goes a step further by inserting F ions into the lattice. Among all halogens, F provided the best lattice stability and was thus selected for catalyst testing. F incorporation was found to stabilize the Cu (δ+) oxidation state, achieving an impressive Faradaic efficiency (FE) of 91.9 ± 2.03% for C2+ products, predominantly ethylene (67%), at a current density of 250 mA cm-2. High-field 1D and 2D 19F magic-angle spinning (MAS) solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR) spectroscopy provided definitive evidence of F substitution at oxygen vacancies and the formation of a surface layer of HF. Water contact angle (WCA) measurements revealed enhanced hydrophobicity, with the 3 M HF-treated Cu2O exhibiting superhydrophobicity (WCA = 161°), which effectively suppressed hydrogen evolution (HER). In situ Raman spectroscopy confirmed prolonged stability of the Cu2O phase in the F-incorporated catalyst, while in situ ATR-FTIR spectroscopy with isotopic labeling elucidated the mechanistic pathway for ethylene production. Additionally, density functional theory (DFT) calculations offered mechanistic insights into ethylene formation, while Bader charge analysis revealed the electronic role of F incorporation in Cu2O, thereby providing insight into its enhanced selectivity.
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
慕青应助yfy采纳,获得10
刚刚
1秒前
瑶瑶完成签到,获得积分10
1秒前
潇洒的元风完成签到,获得积分10
1秒前
呜呼啦呼完成签到 ,获得积分10
1秒前
nove999完成签到 ,获得积分0
1秒前
1秒前
1秒前
lipeng完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
兴奋幻桃完成签到 ,获得积分10
2秒前
biopig发布了新的文献求助20
2秒前
2秒前
我欲成粉绿完成签到,获得积分10
2秒前
一一发布了新的文献求助10
3秒前
liuzhuohao应助coolru采纳,获得10
3秒前
管夜白完成签到,获得积分10
3秒前
cdercder应助小白采纳,获得10
3秒前
YHF2完成签到,获得积分10
3秒前
wangfaqing942发布了新的文献求助30
3秒前
3秒前
li完成签到,获得积分10
3秒前
黄婷发布了新的文献求助10
4秒前
天真的盼夏完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
英姑应助Sirius采纳,获得10
5秒前
失眠的听荷完成签到,获得积分10
5秒前
Nole应助酷炫的书本采纳,获得10
5秒前
瑶瑶发布了新的文献求助10
5秒前
项初蝶发布了新的文献求助20
5秒前
ck0228应助不可靠月亮采纳,获得10
5秒前
标致迎海完成签到,获得积分10
5秒前
tvsiuhv完成签到,获得积分20
5秒前
大模型应助笑点低的皓轩采纳,获得10
5秒前
Dr_R完成签到,获得积分10
5秒前
quit123发布了新的文献求助10
6秒前
WZ0904完成签到 ,获得积分10
6秒前
雨木木发布了新的文献求助10
6秒前
欣喜谷槐发布了新的文献求助10
6秒前
李健应助维C采纳,获得10
7秒前
高分求助中
(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
《上海印钞厂志》 3000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
模型平均及其应用 900
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Évora na Idade Média 555
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 7339891
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8953206
关于积分的说明 19002034
捐赠科研通 6992019
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3218606
关于科研通互助平台的介绍 2384291
邀请新用户注册赠送积分活动 2198626