使用 Cu 催化剂电化学还原 CO₂ 可以合成 C₂₊ 产品，包括 C₂H₄ 和 C₂H₅OH。近日，密歇根大学Neil P. Dasgupta，丰田北美研究院Charles A. Roberts等通过等离激元增强原子层沉积（PEALD）法将Cu 催化剂沉积到多孔碳气体扩散电极（GDE）上，并用于电化学还原 CO₂。

本文要点：

1）通过PEALD实现了Cu催化剂在整个 3D GDE基底上的保形沉积，同时保持了对铜纳米颗粒尺寸和面积负载的可调控制。

2）实验表明，获得的Cu催化剂电化学 CO₂ 还原获得C₂₊产物的总法拉第效率 (FE) > 75%。析氢反应FE 最小化至约 10%，并且C₂H₄ 的FE可达 42.2%。

3）与视线物理气相沉积方法相比，PEALD 制备的Cu 催化剂表现出对 C₁ 产物的显著抑制，这与多孔 GDE 基底内催化剂形态和共形性的改进控制有关。

4）此外，PEALD Cu 催化剂表现出 15 小时的稳定性能，并且 C₂H₄ 产率的降低最小。

PEALD可作为“工具箱”用于合理设计更复杂的催化剂材料和结构以进一步提高选择性和稳定性。 此外，该工作为 3D 电极的可扩展制造提供了一条途径，以便将来集成到工业相关电解槽形式（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

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c02917