二氧化碳还原反应（CO₂RR）提供了将二氧化碳转化为所需产品的有效途径，但由于二氧化碳损失和再生造成的巨大能源成本，极大地阻碍了其商业化。在含有碱性阳离子的酸性条件下进行 CO₂RR 可能会解决这个问题，但在高电流密度下仍然会导致碳酸氢盐沉积，从而损害当今酸供给膜电极组件中的产品法拉第效率 (FE)。

近日，苏州大学Yanguang Li，Yuhang Wang通过静电相互作用成功制备了阳离子固定化的PDDA-GO修饰层。

文章要点

1）研究人员通过优化改性层的厚度（~0.6 µm）和成分比（PDDA:GO = 1:2），证明了在电流下>85%的CO FE、93%的CE和35%的EE酸供给 MEA 中的密度为 100 mA cm^-2，电压为 3.5 V。

2）下一步，将改性银催化剂应用于纯水供给的 MEA，并在 3.5 V 和 40 ^oC 下实现了 70% CO FE 和 ~94% CE。

3）该策略也可以应用于铜催化剂，通过调整界面电荷密度和选择更合适的官能团（例如咪唑和吡啶）来实现优异的性能。

4）最后，利用固定化阳离子的策略还为研究酸性CO₂RR的界面性能相互关系提供了新思路。

参考文献

Jia Fan, et al, Immobilized Tetraalkylammonium Cations Enable Metal-free CO2 Electroreduction in Acid and Pure Water, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202317828

DOI: 10.1002/anie.202317828

https://doi.org/10.1002/anie.202317828