Hidróxido de superfície promove a eletrólise de CO2 para etileno em condições ácidas

Realizar a redução de CO2 em condições ácidas permite uma alta eficiência de conversão de CO2 em passagem única. No entanto, uma cinética mais rápida da reação de evolução de hidrogênio em comparação com a redução de CO2 limita a seletividade em direção a produtos multicarbônicos. Estudos anteriores mostraram que o hidróxido adsorvido na superfície de Cu promove a redução de CO2 em condições neutras e alcalinas. Nós postulamos que a limitada quantidade de espécies de hidróxido adsorvidas na redução de CO2 ácida poderia contribuir para uma baixa seletividade a produtos multicarbônicos. Aqui, relatamos um catalisador de Cu eletrodepositado que suprime a formação de hidrogênio e promove a redução seletiva de CO2 em condições ácidas. Usando espectroscopia Raman em tempo real in situ, mostramos que uma alta concentração de CO e OH na superfície do catalisador promove o acoplamento C-C, uma descoberta que correlacionamos com evidências de aumento do tempo de residência de CO. O catalisador de Cu eletrodepositado otimizado atinge uma eficiência faradaica de 60% para etileno e 90% para produtos multicarbônicos. Quando implementado em uma célula de fluxo delgada, o catalisador alcança uma eficiência energética de 20% para etileno e 30% para produtos multicarbônicos.