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Potential Link between Cu Surface and Selective CO2 Electroreduction: Perspective on Future Electrocatalyst Designs.
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2020-03-05 , DOI: 10.1002/adma.201908398 Gracita M Tomboc 1 , Songa Choi 1 , Taehyun Kwon 1 , Yun Jeong Hwang 2, 3 , Kwangyeol Lee 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2020-03-05 , DOI: 10.1002/adma.201908398 Gracita M Tomboc 1 , Songa Choi 1 , Taehyun Kwon 1 , Yun Jeong Hwang 2, 3 , Kwangyeol Lee 1
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Electrochemical reduction of carbon dioxide (CO2 RR) product distribution has been identified to be dependent on various surface factors, including the Cu facet, morphology, chemical states, doping, etc., which can alter the binding strength of key intermediates such as *CO and *OCCO during reduction. Therefore, in-depth knowledge of the Cu catalyst surface and identification of the active species under reaction conditions aid in designing efficient Cu-based electrocatalysts. This progress report categorizes various Cu-based electrocatalysts into four main groups, namely metallic Cu, Cu alloys, Cu compounds (Cu + non-metal), and supported Cu-based catalysts (Cu supported by carbon, metal oxides, or polymers). The detailed mechanisms for the selective CO2 RR are presented, followed by recent relevant developments on the synthetic procedures for preparing Cu and Cu-based nanoparticles. Herein, the potential link between the Cu surface and CO2 RR performance is highlighted, especially in terms of the chemical states, but other significant factors such as defective sites and roughened morphology of catalysts are equally considered during the discussion of current studies of CO2 RR with Cu-based electrocatalysts to fully understand the origin of the significant enhancement toward C2 formation. This report concludes by providing suggestions for future designs of highly selective and stable Cu-based electrocatalysts for CO2 RR.
中文翻译:
铜表面与选择性CO2电解还原之间的潜在联系:未来电催化剂设计的观点。
二氧化碳的电化学还原(CO2 RR)产品分布已确定取决于各种表面因素,包括铜刻面,形态,化学状态,掺杂等,这些因素可以改变关键中间体(如* CO)的结合强度*还原过程中的* OCCO。因此,对Cu催化剂表面的深入了解和反应条件下活性物种的鉴定有助于设计有效的Cu基电催化剂。该进展报告将各种基于铜的电催化剂分为四个主要类别,即金属铜,铜合金,铜化合物(铜+非金属)和负载型铜基催化剂(由碳,金属氧化物或聚合物负载的铜)。提出了选择性CO2 RR的详细机制,随后是有关制备铜和铜基纳米粒子的合成程序的最新相关进展。本文重点介绍了铜表面与CO2 RR性能之间的潜在联系,特别是在化学状态方面,但是在讨论当前的CO2 RR研究时,同样重要地考虑了其他重要因素,例如缺陷位和催化剂的粗糙形态。铜基电催化剂可充分了解C2形成显着增强的起源。本报告最后为高选择性和稳定的CO2 RR铜基电催化剂的未来设计提供了建议。但是在讨论当前使用铜基电催化剂进行CO2 RR的研究时,同样要考虑其他重要因素,例如缺陷部位和催化剂的粗糙形态,以充分了解C2形成显着增强的起因。本报告最后为高选择性和稳定的CO2 RR铜基电催化剂的未来设计提供了建议。但是在讨论当前使用铜基电催化剂进行CO2 RR的研究时,同样要考虑其他重要因素,例如缺陷部位和催化剂的粗糙形态,以充分了解C2形成显着增强的起因。本报告最后为高选择性和稳定的CO2 RR铜基电催化剂的未来设计提供了建议。
更新日期:2020-04-21
中文翻译:
铜表面与选择性CO2电解还原之间的潜在联系:未来电催化剂设计的观点。
二氧化碳的电化学还原(CO2 RR)产品分布已确定取决于各种表面因素,包括铜刻面,形态,化学状态,掺杂等,这些因素可以改变关键中间体(如* CO)的结合强度*还原过程中的* OCCO。因此,对Cu催化剂表面的深入了解和反应条件下活性物种的鉴定有助于设计有效的Cu基电催化剂。该进展报告将各种基于铜的电催化剂分为四个主要类别,即金属铜,铜合金,铜化合物(铜+非金属)和负载型铜基催化剂(由碳,金属氧化物或聚合物负载的铜)。提出了选择性CO2 RR的详细机制,随后是有关制备铜和铜基纳米粒子的合成程序的最新相关进展。本文重点介绍了铜表面与CO2 RR性能之间的潜在联系,特别是在化学状态方面,但是在讨论当前的CO2 RR研究时,同样重要地考虑了其他重要因素,例如缺陷位和催化剂的粗糙形态。铜基电催化剂可充分了解C2形成显着增强的起源。本报告最后为高选择性和稳定的CO2 RR铜基电催化剂的未来设计提供了建议。但是在讨论当前使用铜基电催化剂进行CO2 RR的研究时,同样要考虑其他重要因素,例如缺陷部位和催化剂的粗糙形态,以充分了解C2形成显着增强的起因。本报告最后为高选择性和稳定的CO2 RR铜基电催化剂的未来设计提供了建议。但是在讨论当前使用铜基电催化剂进行CO2 RR的研究时,同样要考虑其他重要因素,例如缺陷部位和催化剂的粗糙形态,以充分了解C2形成显着增强的起因。本报告最后为高选择性和稳定的CO2 RR铜基电催化剂的未来设计提供了建议。