Réduction électrocatalytique améliorée du CO2 en produits C2+ par ajustement de l'environnement réactionnel local avec des liants polymères

Résumé L'activité et la sélectivité de la réaction de réduction électrochimique du CO2 (RR CO2) sont souvent entravées par l'accès limité du CO2 à la surface du catalyseur et sont surpassées par la réaction concurrente d'évolution de l'hydrogène. Ici, il est révélé que les polymères utilisés comme liants de catalyseurs peuvent moduler efficacement l'accessibilité du CO2 par rapport à l'H2O à proximité du catalyseur et donc la performance de la RR CO2. Trois polymères avec différentes hydrophilicités (c'est-à-dire, l'acide polyacrylique (PAA), Nafion, et le propylène fluoré (FEP)) sont sélectionnés comme liants pour les catalyseurs en Cu. À une épaisseur d'environ 1,2 nm, ces liants affectent fortement l'activité et la sélectivité envers les produits multi-carbone (C2+). Le catalyseur recouvert de FEP présente une densité de courant partiel C2+ de plus de 600 mA cm−2 avec une efficacité faradique d'environ 77 % à -0,76 V par rapport à RHE. Cette haute performance est attribuée aux propriétés hydrophobes (aérophiles) du FEP, qui réduit la concentration locale de H2O et augmente celle du réactif (c'est-à-dire, CO2) et des intermédiaires de réaction (c'est-à-dire, CO). Ces résultats suggèrent que le réglage de l'hydrophobicité des électrocatalyseurs avec des liants polymères peut être une manière prometteuse de réguler la performance des réactions électrochimiques impliquant des interfaces gaz-solide-liquide.