具有工业级电流密度、高产物选择性和长期稳定性的电化学二氧化碳（CO₂）还原（ECR）一直是人们追求的目标。遗憾的是，用于生产增值多碳（C₂₊）产品的铜（Cu）催化剂在ECR条件下会发生结构和形态的变化，特别是在高电流密度下，导致产品选择性迅速下降。

近日，加拿大女王大学Tu N. Nguyen，Cao-Thang Dinh开发了一种催化剂再生方法，以延长用于电催化ECR到C₂₊产品的Cu基电极的寿命。

文章要点

1）方法包括交替“开”(电化学还原)和“关”(化学氧化)操作阶段，使Cu催化剂再生，从而延长操作时间。

2）通过优化“开”和“关”时间，展示了一种电化学系统，该系统在中性pH介质中以150 mA cm^-2的电流密度电解至少200小时，仍能保持≥40%的乙烯选择性。

3）研究人员还证明了通过摆动电解连续生产乙烯。当在高表面积电极配置上实施时，在电流密度为1 A cm⁻²下实现了36小时的电催化ECR制乙烯的稳定性，乙烯选择性超过40%。

这项工作为ECR到C₂₊产品，特别是延长制取乙烯的Cu催化剂的运行时间建立了一个新的基准。因此，将催化剂再生方法与催化剂设计相结合，将进一步提高用于生产C₂₊的Cu催化剂的寿命，并使ECR更接近工业应用。

参考文献

Tu N. Nguyen, et al, Catalyst Regeneration via Chemical Oxidation Enables Long-TermElectrochemical Carbon Dioxide Reduction, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c04081

https://doi.org/10.1021/jacs.2c04081