利用Cu和Cu⁺可以促进CO₂活化和C-C二聚化，是电催化CO₂还原反应（CO₂RR）生成C₂产物的最有前途的方法之一。然而，由于乙醇的电催化生成量比乙烯低，使得在Cu⁰-Cu⁺界面上选择性电合成C₂₊产物受到了严重的限制。

近日，韩国科学技术院Hee-Tae Jung，Kyeong Min Cho报道了一种新颖的多孔Cu/Cu₂O气凝胶网络，通过电催化CO₂RR实现了高乙醇产率。

文章要点

1）该气凝胶是由前体和还原剂通过简单的化学氧化还原反应而合成的。

2）CO₂RR结果表明，在H电池反应器中，Cu/Cu₂O气凝胶以乙醇为主要产物，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，所报道的最佳的CO2电合成生产乙醇性能。此外，将Cu/Cu₂O气凝胶应用于流动电池反应器中作为气体扩散电极(GDE)，该体系对乙醇生产的能效高达26.3%。

3）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具有高比表面积的受限多孔气凝胶网络结构中大量的Cu⁰-Cu⁺界面和局部pH的提高。

这种气凝胶电催化剂有望成为CO2电合成乙醇的一种极有吸引力的商业催化剂模型。

参考文献

Chansol Kim, et al, Cu/Cu₂O Interconnected Porous Aerogel Catalyst for Highly Productive Electrosynthesis of Ethanol from CO₂, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202102142

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