《AFM》：一种多孔气凝胶，获得迄今报道最好的乙醇电合成性能！

利用Cu和Cu⁺是电催化CO₂还原反应(CO₂RR)生产C₂产品的最有前途的方法之一，因为它可以促进CO₂活化和C-C的二聚。然而，在Cu⁰-Cu⁺界面上选择性电合成C₂₊产品受到限制，因为相对于乙烯而言，电催化生产乙醇的能力较低。

来自韩国科学技术高级研究院等单位的研究人员，引入一种新型多孔Cu/Cu₂O气凝胶网络，以提高电催化CO₂RR的乙醇产率。气凝胶是由前驱体和还原剂进行简单的化学氧化还原反应合成的。CO₂RR实验结果表明，Cu/Cu₂O气凝胶以乙醇为主要产物，其法拉第效率(FE_EtOH)为41.2%，部分电流密度(J_EtOH)为32.55 mA cm⁻²。这是迄今为止报道的最好的乙醇电合成性能。电子显微镜和电化学分析结果表明，乙醇电合成性能的显著提高归因于大量Cu⁰-Cu⁺界面和高比表面积的聚合多孔气凝胶网络结构的局部pH的提高。相关成果发表在Advanced Functional Materials。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202102142

图1.Cu/Cu₂O气凝胶的合成和结构

图2.Cu和Cu₂O对Cu⁰-Cu⁺界面的表征

图3.氢电池反应器中的电催化二氧化碳转化性能。

图4.GDE在流动电池反应器中的应用

图5.乙醇电合成性能与以前的研究和提出的机理的比较。

综上所述，本文开发了一种用于CO₂电合成乙醇的Cu/Cu₂O气凝胶催化剂。在−1.1V时，Cu/Cu₂O气凝胶具有较高的产率(J_EtOH=32.55mA cm^-2)和C₂产物选择性(FE_EtOH≈41.2%，Fe_C2H4≈39.6%)。Cu⁰-Cu⁺界面在多孔气凝胶上的密集分布和较高的比表面积对提高电催化CO₂RR的性能起着至关重要的作用。在此基础上，探索了该材料在GDE流量池中应用的可能性，获得了较高的J_EtOH(72.1 mA cm⁻²)。这种气凝胶电催化剂被认为是由CO₂电合成乙醇的一种很有吸引力的商业模型。（文：SSC）