Ethanol‐assisted synthesis of a Ni single‐atom catalyst with poriferous 3D framework for efficient cascade CO ₂ electroreduction

Abstract

摘要 电催化二氧化碳还原反应生产多碳产品对实现碳中和经济具有重要意义。然而，多碳产品的选择性面临诸多挑战，例如多步加氢的复杂性、缓慢的动力学过程，以及碳酸氢盐沉淀问题。这些因素阻碍了该反应的广泛应用。在此，我们成功开发了串联电解器，以分离和优化多碳产物过程中涉及的复杂基元反应。这种方法使我们能够提高每一步的法拉第效率，从而改善系统的整体性能。我们采用乙醇辅助的离子交换方法合成了一种镍单原子催化剂，该催化剂嵌入多孔3D框架中，从而提高了物料传输效率。在Cell‐1中应用后，电解器持续产生纯度为74.8%的CO气体，产率为每分钟34.4毫升。大量的CO原料随后被引入Cell‐2，并在800 mA.cm‐2的条件下，实现了93.5%的多碳法拉第效率。通过分段优化特定反应的动力学和条件，我们实现了对多碳产品的卓越选择性。

Topics & Concepts