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Cu作為CO₂RR電催化劑非常獨特的性質(zhì)是能夠生成C₂₊產(chǎn)物，但是Cu的CO₂RR催化活性比商業(yè)需求低3個數(shù)量級。

人們發(fā)現(xiàn)一種能夠提高Cu催化劑壽命的方法是陽極-陰極脈沖的周期性氧化處理技術(shù)。這種陰極-陽極脈沖技術(shù)能夠改善100倍，但是這種脈沖技術(shù)智能延緩性能衰減，無法消除性能衰減。

有鑒于此，代爾夫特理工大學Thomas Burdyny等研究Cu的化學氧化過程和電化學氧化過程，從而發(fā)現(xiàn)了能夠穩(wěn)定CO₂RR的機理。

本文要點

(1)

首先在開路電壓條件檢測催化劑的氧化態(tài)，發(fā)現(xiàn)Cu的氧化態(tài)受到開路電壓的影響，而且Cu的氧化態(tài)受到ORR反應速率的限制。增加O₂的流量能夠增加ORR反應速率，并且延長催化劑的壽命，降低3倍催化“關(guān)閉”時間。

(2)

作者在實驗中得到Cu氧化最低的過電勢（-0.28 V Ag/AgCl, 1 M KHCO₃），穩(wěn)定性測試結(jié)果顯示這種方法能夠?qū)⒎€(wěn)定制備乙烯的時間增加20倍，研究發(fā)現(xiàn)Cu的空間移動速率變得非常慢。

參考文獻

Jesse Kok, Jim de Ruiter, Ward van der Stam, and Thomas Burdyny*, Interrogation of Oxidative Pulsed Methods for the Stabilization of Copper Electrodes for CO₂ Electrolysis, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c06284

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06284