使用 Cu 催化劑電化學還原 CO2 可以合成 C2+ 產品，包括 C2H4 和 C2H5OH。近日，密歇根大學Neil P. Dasgupta，豐田北美研究院Charles A. Roberts等通過等離激元增強原子層沉積（PEALD）法將Cu 催化劑沉積到多孔碳氣體擴散電極（GDE）上，并用于電化學還原 CO2。
本文要點：
1）通過PEALD實現了Cu催化劑在整個 3D GDE基底上的保形沉積，同時保持了對銅納米顆粒尺寸和面積負載的可調控制。
2）實驗表明，獲得的Cu催化劑電化學 CO2 還原獲得C2+產物的總法拉第效率 (FE) > 75%。析氫反應FE 最小化至約 10%，并且C2H4 的FE可達 42.2%。
3）與視線物理氣相沉積方法相比，PEALD 制備的Cu 催化劑表現出對 C1 產物的顯著抑制，這與多孔 GDE 基底內催化劑形態和共形性的改進控制有關。
4）此外，PEALD Cu 催化劑表現出 15 小時的穩定性能，并且 C2H4 產率的降低最小。
PEALD可作為“工具箱”用于合理設計更復雜的催化劑材料和結構以進一步提高選擇性和穩定性。 此外，該工作為 3D 電極的可擴展制造提供了一條途徑，以便將來集成到工業相關電解槽形式（包括流通池）中。
Julia D. Lenef, et al. Atomic Layer Deposition of Cu Electrocatalysts on Gas Diffusion Electrodes for CO2 Reduction. Nano Lett., 2023
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02917
