ACS Catalysis：添加剂辅助GDE上电沉积铜，实现选择性CO2还原制备多碳产物

电催化CO₂还原(CO₂R)制备高附加值的C₂₊多碳产品作为加速碳中和转变的有效途径受到广泛关注。目前，铜基材料被认为是最有前途的催化剂，可将CO₂高选择性转化为烃类和/或醇类产物。

因此，人们花费了大量的精力来研究气相进料CO₂R反应器(即以气体扩散电极为基础的反应器)中的铜电极，以期获得优异的性能。气体扩散电极(GDE)的制备，特别是催化层的沉积，是获得优异性能的关键。受燃料电池制备技术的启发，喷涂技术被广泛应用于构建铜基CO₂R发电装置，但其CO₂还原性能仍处于起步阶段。

最近，在聚四氟乙烯(PTFE)薄膜上溅射铜被证明可以提高CO₂R的选择性(特别是对多碳产品(C₂₊产品))，但其高成本可能阻碍未来CO₂R电解槽的大规模实施。因此，有必要开发一种更方便、更经济的GDE制备方法，以提高CO₂R的选择性和活性。

近日，新加坡国立大学汪磊和浙江大学陈宝梁等分别以乳酸(LA Cu₂O)和乙酸(AA Cu₂O)为典型添加剂，以及不采用添加剂(ED Cu)，采用直接电沉积法在GDE上制备了Cu/Cu₂O和多晶铜材料。随后，研究人员将这三种样品与化学合成的Cu₂O纳米立方体(喷涂法制备的GDE)在相同条件下进行CO₂R测试。

其中，LA Cu₂O在较宽的电流密度范围(100-750 mA cm^-2)内对C₂₊的选择性达到80% (其中乙炔含量为60%)；并且，LA Cu₂O在300 mA cm^-2电流密度下电解20 h，CO₂R的选择性几乎没有变化。

此外，研究人员在H型电解池中研究了这些铜材料的效能。同样，LA Cu₂O表现出最高的C₂₊选择性(乙烯为主要产物)，其在−1.18 V_RHE下的乙烯法拉第效率超过45%。动力学和机理分析实验表明，Cu(100)的比例以及Cu(100)和Cu(111)之间的界限在C₂₊产物的形成中都起着重要的作用。

因此，与Cu₂O纳米立方体相比，改进的ECSA和丰富的活性位点(即晶界和缺陷)是LA Cu₂O的CO₂R活性更高的主要原因。综上，该项工作证明添加剂辅助电沉积为工程化铜表面提供了新策略，有助于进一步提高CO₂电解反应的活性、选择性和稳定性。

Additive-Assisted Electrodeposition of Cu on Gas Diffusion Electrodes Enables Selective CO₂Reduction to Multicarbon Products. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c01815

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ACS Catalysis：添加剂辅助GDE上电沉积铜，实现选择性CO2还原制备多碳产物

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