Tuning Multi‐Active Sites in Cu Catalyst via Ag/Ni Doping for Enhanced CO 2 Electroreduction to C 2+ Products

催化作用 电化学 材料科学 法拉第效率 可逆氢电极 金属 化学工程 吸附 相(物质) 电流密度 电极 纳米技术 化学 工作电极 物理化学 冶金 物理 工程类 量子力学 生物化学 有机化学
作者
Shuaiqiang Jia,Hailian Cheng,Qinggong Zhu,Xiaohong Chen,Cheng Xue,Ting Deng,Mengke Dong,Zhanghui Xia,Jiapeng Jiao,Chunjun Chen,Haihong Wu,Mingyuan He,Buxing Han
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (26): e202501833-e202501833 被引量:13
标识
DOI:10.1002/anie.202501833
摘要

Electrochemical CO2 reduction (ECR) to C2+ products is a promising sustainable carbon conversion pathway, yet simultaneously achieving high Faradaic efficiency (FE) and current density remains a challenge. Herein, we found that creating Cu-Ag-Ni multi-metal sites could effectively modulate the adsorption energies of *H and *CO on the catalyst surface, thereby achieving highly efficient ECR to synthesize C2+ products. In situ measurements coupling theoretical calculations indicated that by systematically altering the spatial arrangement and distribution of active sites in Cu-Ag-Ni catalysts, the electronic structure and the local *CO coverage on the Cu surface could be tuned, consequently steering the ECR to C2+ pathway. In particular, Cu-Ag-Ni catalyst with dispersed multi-sites (CuxAgNi DNPs) could more effectively reduce the energy barrier for C─C coupling than Cu-Ag-Ni catalyst with phase-separated multi-sites (CuxAgNi PNPs). As a result, the Cu40AgNi DNPs catalyst with dispersed multi-sites yielded C2+ products with a FE of 93.2% and a current density up to 818.1 mA cm-2 at -1.38 V versus reversible hydrogen electrode (vs. RHE), which are higher than most reported up to date for C2+ production. This work provides a methodology for designing robust multi-metallic ECR catalysts with tailored multi-active site configurations.
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