マイクロパターン化されたAg/CuOアレイ上での横方向CO拡散による効率的なCO2からC2+への電気化学的還元

科学分野:

• 電気化学; 材料科学; 触媒作用

背景:

• 工業的に重要な多炭素（C2+）生成物への電気化学的CO2還元。; タンデム銅ベース触媒はC2+選択性を向上させますが、空間配置による制限に直面しています。; 中間CO輸送の最適化は、効率的なC2+生産の鍵となります。

研究 の 目的:

• 触媒空間配置がCO2からC2+生成物への還元に及ぼす影響を調査すること。; チューニング可能なAg/CuOアレイ構造を通じて、CO生成と消費を分離すること。; 空間的に構造化されたタンデム触媒の設計戦略を確立すること。

主な方法:

• 層状積層およびアレイ状にパターン化されたAg/CuO触媒を、異なるアレイ間隔（200、400、800μm）で作製しました。; CO2還元反応（CO2RR）性能に対する触媒の電気化学的評価。; *CO被覆率と拡散ダイナミクスを視覚化するためのOperando赤外線顕微鏡検査。

主要な成果:

• アレイ状にパターン化されたAg/CuO触媒は、層状積層設計よりも優れた性能を示し、横方向CO拡散の重要性を強調しました。; 最適なC2+選択性は、400μmのアレイ間隔（Ag-CuO-400）で達成され、300mA cm-2で63%のエチレンファラデー効率をもたらしました。; Operando研究により、効果的な横方向*CO拡散長が約200μmであることが明らかになり、C-Cカップリングの最適なバランスが示唆されました。

結論:

• 異方性*CO輸送は、電気化学的CO2還元におけるC2+選択性に大きく影響します。; 最適化されたアレイ間隔を持つ空間的に構造化されたタンデム触媒は、C2+生産向上のための有望な戦略を提供します。; 高性能電気触媒の設計には、中間拡散経路の正確な制御が不可欠です。