氣體擴散電極的穩定運行是工業規模的電化學二氧化碳還原的關鍵。有鑒于此,蘇州大學彭揚教授等為了提高電解穩定性,通過靜電紡絲法用聚陽離子殼層包對覆鍍Cu的氣體擴散電極修飾(Cu-coated gas diffusion electrode with a polycationic sheath),并且提出一種金屬-有機雙層(MODL)模型來描述三相界面。
本文要點:
(1)
制備電極展現出高達91.2?±?3.8%的多碳產物法拉第效率,并且在堿性流動電解池中,在300 mA cm-2的電流密度下可穩定運行超過300 h。以純水作為陽極電解液的膜電極器件和200 mA cm-2的電流密度下,其乙烯的法拉第效率超過50 %。
(2)
機理研究表明,在MODL中,利用氫鍵的聚陽離子基團取代傳統的雙電層中水合陽離子的抗衡離子,能夠同時調節局部電場和界面水結構。
這項研究對eCO2R的雙電層進行分子級重新設計,實現了對靜電性質的精確調節,對化學微環境的調控,同時利用可持續的電解系統來實現高效且穩定的多碳產物生成。
參考文獻
Cheng, J., Chen, L., Zhang, Y. et al. Metal-organic double layer to stabilize selective multi-carbon electrosynthesis. Nat Commun 16, 3743 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-59025-5
https://www.nature.com/articles/s41467-025-59025-5