Favoring CO Intermediate Stabilization and Protonation by Crown Ether for CO2 Electromethanation in Acidic Media

选择性 催化作用 离解(化学) 化学 无机化学 电解质 法拉第效率 质子化 甲烷化 冠醚 碳纤维 电极 材料科学 有机化学 离子 复合数 物理化学 复合材料
作者
Keqiang Xu,Jinhan Li,Fangming Liu,Xijie Chen,Tete Zhao,Fangyi Cheng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (50) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202311968
摘要

Abstract The large‐scale deployment of CO 2 electroreduction is hampered by deficient carbon utilization in neutral and alkaline electrolytes due to CO 2 loss into (bi)carbonates. Switching to acidic media mitigates carbonation, but suffers from low product selectivity because of hydrogen evolution. Here we report a crown ether decoration strategy on a Cu catalyst to enhance carbon utilization and selectivity of CO 2 methanation under acidic conditions. Macrocyclic 18‐Crown‐6 is found to enrich potassium cations near the Cu electrode surface, simultaneously enhancing the interfacial electric field to stabilize the *CO intermediate and accelerate water dissociation to boost *CO protonation. Remarkably, the mixture of 18‐Crown‐6 and Cu nanoparticles affords a CH 4 Faradaic efficiency of 51.2 % and a single pass carbon efficiency of 43.0 % toward CO 2 electroreduction in electrolyte with pH=2. This study provides a facile strategy to promote CH 4 selectivity and carbon utilization by modifying Cu catalysts with supramolecules.
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