I runga i nga awangawanga o te taiao me te whakawhiti hiko, te whakahekenga CO2 hiko (ECR) ki nga hinu waro-maha (C2+) taapiri me nga matū, ma te whakamahi i te hiko whakahou, e whakaatu ana i tetahi otinga huatau mo te wa roa hei kati i te huringa waro me nga hua ohaoha taapiri.Heoi, he wero tuwhera tonu te hononga C─C electrocatalytic i roto i nga electrolytes wai na te iti o te whiriwhiringa, te mahi, me te pumau.Ko te hoahoa o nga whakakorikori me nga reactors te mea matua ki te whakatika i aua wero.Ka whakarāpopotohia e mātou te ahunga whakamua o nā tata nei me pehea e tutuki pai ai te hononga C─C mā te ECR, me te aro nui ki nga rautaki i roto i te hikohikohiko me te hoahoa hikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohikohiko.I tua atu, ka korerohia nga putea o naianei me nga waahi mo te whakaputa hua C2+.E whai ana matou ki te whakarato i te arotakenga taipitopito o nga rautaki honohono C─C hou ki te hapori mo te whakawhanake ake me te whakatenatena i roto i nga maaramatanga taketake me nga tono hangarau.

Na te nui o te tukunga o te waro hauhaa (CO2) ki roto i te hau kua pa te kino o te taiao me te whakatuma ohorere me te kore e taea te huri ki nga hapori tangata (1, 2).I te kaha o te pikinga o te CO2 o te hau mai i te 270 ppm (waahanga mo ia miriona) i te timatanga o te 1800s ki te 401.3 ppm i te marama o Hurae 2015, kua tutuki te whakaaro o te ao mo te hangarua i te tapuwae waro i tukuna e nga mahi a te tangata (3, 4).Kia mohio ai koe ki te tata mo te tapuwae waro, ko tetahi huarahi pea ko te huri i te ti'aturi o nga umanga o naianei me nga umanga matū mai i nga kora matatoka ki nga puna ka taea te whakahou penei i te ra me te hau (5-8).Heoi ano, ko te hautanga o te kaha mai i aua puna whakahou he iti noa iho ki te 30% na te ahua o te waatea, engari mena ka waatea mai nga huarahi mo te rokiroki hiko nui (9).No reira, hei huarahi kee atu, ka kaha ake te hopu CO2 mai i nga puna tohu penei i nga tipu hiko, ka whai muri i te hurihanga ki nga kai matū me nga wahie, ka kaha ake (9-12).Ko te whakaheke CO2 Electrocatalytic (ECR) ma te whakamahi i te hiko hou e tohu ana i tetahi otinga huatau mo te wa roa na te ngawari o nga tikanga mahi e hiahiatia ana mo nga huringa, e taea ai te whakaputa hua taapiri (13).I te whakaahua 1, i roto i tenei tukanga, ka huri te hiko hiko i te CO2 me te wai ki roto i nga matū me nga wahie e whakamahia ana e te hiko whakahou.Ko te wahie ka puta he kaha ki te rokiroki mo te wa roa, ka taea hoki te tohatoha, te pau ranei, ka tukuna atu te CO2 hei ururua matua, ka hopukina ka whakahokia ki te reactor ki te kati i te kopae.I tua atu, ka taea te whakamahi i nga kai matū-ngota iti [hei tauira, te waro monoxide (CO) me te whakatakotoranga] mai i te ECR hei rauemi mata mo te whakahiato matū uaua ake.

Ko nga wahie me nga matū ka taea mai i te ECR me te huringa waro kati e whakakahangia ana e nga puna hiko whakahou penei i te ra, te hau, me te wai.Ko te miihini pūtau me te miihini whakakorikori e whai waahi nui ana ki te whakatairanga i te whiriwhiringa, te mahi, me te whai hua mo te huri CO2 ki nga hua C2+ taapiri uara me te kaha o te kaha.

Heoi, ko te CO2 he ngota ngota raina tino pumau me te herenga C═O kaha (750 kJ mol−1) (14), he uaua mo te hurihanga hiko.No reira, ka hiahiatia he arai whakakorikori teitei, na te mea, ka arahi ki nga waahi nui (15).I tua atu, ko te ECR i roto i te wai hiko ka uru ki nga tikanga whakawhiti irahiko-maha/proton me te maha o nga momo takawaenga tauhohenga me nga hua (16–18), ka tino uaua.Ko te Ripanga 1 he whakarāpopoto i te haurua o nga tauhohenga hiko hiko o nga hua ECR matua, tae atu ki te CO, te mewaro (CH4), te methanol (CH3OH), te waikawa puka (HCOOH), te ethylene (C2H4), te waihano (CH3CH2OH), me era atu, me o raatau. e rite ana ki nga pumanawa redox paerewa (19).I te nuinga o te waa, i roto i te tukanga ECR, ka uru tuatahi nga ngota ngota CO2 ki te whakaurunga me te taunekeneke ki nga ngota i runga i te mata whakakorikori hei hanga *CO2−, ka whai i nga momo whakawhiti iraoho me/ranei i nga irahiko ki nga hua whakamutunga rereke.Hei tauira, e whakaponohia ana ka hanga a CH4 ma nga huarahi e whai ake nei: CO2 → *COOH → *CO → *CHO → *CH2O → *CH3O → CH4 + *O → CH4 + *OH → CH4 + H2O (20).

Ko te Whakaahua 2A e whakarāpopoto ana i te kaha o te Faradaic (FE) i raro i nga reiti whakangao rereke (kiato o naianei) mo nga hikohiko ECR kua korerotia, e tohu ana i te whiriwhiringa hua o te tauhohenga (21-43).Ko te mea nui, ahakoa ka taea e nga miihini hiko hou te huri i te CO2 ki roto i nga hua C1 (CO or formate) neke atu i te 95% FE i raro i te reiti whakaputa teitei (> 20 mA cm−2 mo te momo H-momo me te> 100 mA cm− 2 mo te pūtau rere) (9, 21, 22, 25, 28, 44, 45), ko te tino whiriwhiri (> 90%) me te pai o te hanga o nga matū multicarbon (C2+) e waatea ana kaore ano kia tutuki i tenei wa.Na te mea ko te hono ki nga hua C2+ me tae mai me te whakaurunga o te maha o nga ngota ngota CO2 ki te mata, te huringa takahanga, me te tuunga mokowā (13).Kia tauwhāitihia, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 2B, ko nga tauhohenga o muri mai o *CO takawaenga ka whakatau i nga hua C2+ whakamutunga o ECR.I te nuinga o te waa, ko te C2H6 me te CH3COO− he rite tonu te *CH2 takawaenga, he mea hanga mai i nga hikoi whakawhiti irahiko honohono iraoho o *CO.Ko te protonation ano o *CH2 ka hoatu te *CH3 takawaenga, e arai ana ki te hanga o te C2H6 ma te *CH3 dimerization.Kaore i rite ki te whakatipuranga C2H6, ka hangaia a CH3COO− ma te whakauru CO ki *CH2.Ko te *CO dimerization te taahiraa whakatau tere mo te hanga C2H4, CH3CH2OH, me te n-propanol (n-C3H7OH).I muri i te raupapa o te whakawhiti irahiko me nga hikoi protonation, ka hangaia e te *CO─CO dimer te *CH2CHO takawaenga, e mahi ana hei waahanga whiriwhiri-whakatau mo C2H4 me C2H5OH.I tua atu, i kitea ko te whakaiti i te *CH2CHO ki te C2H4 he iti ake te arai kaha i te huri i te *CH3CHO ki C2H5OH (46), tera pea e whakamarama te teitei ake o te FE mo C2H4 i runga i te C2H5OH i runga i te nuinga o nga whakakorikori parahi.I tua atu, ka taea e nga takawaenga C2 whakapumau te whakawhiti ki te n-C3H7OH ma te whakauru CO.Ko nga ara tauhohenga uaua me te kore e taea te whakahaere i te wa o te hanganga matū C2+ he nui ake na te maha atu o nga whakarereketanga ki nga waahi protonation, me te whai waahi o te hikoi kore hiko (19, 47).I penei, ko te hoahoa o nga electrocatalysts tino whiriwhiri he mea nui mo te hanga hua C2 + motuhake i te hua nui.I roto i tenei arotake, e whai ana matou ki te whakanui i te ahunga whakamua o naianei mo nga rautaki i roto i te hoahoa electrocatalyst mo te whakaputa hua C2+ ma te ECR.Ka whakaratohia hoki e matou he whakarāpopototanga o nga maaramatanga o nga tikanga e pa ana.Ka whakanuia ano te hoahoa hiko me te reactor ki te whakaatu me pehea te whakatutuki i te mahi pai, pumau, me te nui-nui o te ECR.I tua atu, ka matapakihia e matou nga wero e toe ana me nga huarahi a meake nei mo te hurihanga hiko o te CO2 ki nga matū C2+ taapiri uara.

(A) Ko te FE i raro i nga reiti whakangao rereke (kiato o naianei) mo nga korero hiko ECR (21-43, 130).(B) Ko te nuinga o nga huarahi C2+ ka taea i te wa ECR.I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te American Chemical Society (47).

Ko te huringa electrocatalytic o CO2 ki nga wahie matū me nga kai whangai he hangarau pea ki te whakatutuki i te huringa hiko-wao-kore (11).Engari, ko te FE o nga hua C2 + kei tawhiti tonu mai i te whakamahinga whaihua, i reira ka tukuna e nga kaiwhakatuma o-te-toi te hanga o nga hua C2 me te 60% FE (13, 33), ko te hanga C3 he iti iho i te 10% FE (48, 49).Ko te whakakotahitanga whakaheke o nga hua CO2 ki te C2+ e hiahia ana ki te whakakorikori rereke me nga ahuatanga morphological me te hikohiko (50, 51).Ko te mata catalytic e tika ana kia pakaru nga hononga tauine i waenga i nga takawaenga (47, 52, 53).I tua atu, ki te whakatutuki i te hanganga here C─C, me noho tata te tauhohenga tauhohenga i te mata whakakorikori ki tetahi ki tetahi.I tua atu, me pai te whakahaere i te huarahi mai i te takawaenga kua uru ki te hua C2+ motuhake na te maha o nga hikoi whakawhiti irahiko awhina iraoho.Ma te whakaaro ki te tino uaua o te whakaheke CO2 ki nga hua C2 +, me ata whakarite nga hikohiko hei whakanui ake i te whiriwhiringa.E ai ki nga momo takawaenga me nga titonga matū, ka whakarōpūhia nga hua C2+ ki te waiwaro waro maha me te hāora (4, 54).Ki te whakatata atu ki nga hikohiko tino pai mo te hanga ngota ngota C2+ motuhake, he maha nga rautaki hoahoa whakakorikori, penei i te doping heteroatom, te whakaritenga o te whariki karaihe, te koranu/te whakangao, te whakatikatika i te ahua o te waikura, me te mana herenga mata, kua whakaatuhia (35, 41, 55-61) .Ko te hoahoa tino pai me whai whakaaro ki nga paanga kua kiia ake nei me te whakanui i nga painga.Ki te kore, ma te maarama he aha nga kaupapa-pae kaha e arai atu ai ki taua whanonga whakakorikori ahurei tera pea ka whiti te rama mo te hoahoa whakakorikori tika mo te hononga C─C.No reira, me pehea te hoahoa whakakorikori ECR mo nga hua motuhake (waiwaro waro maha me te oxygenates) me nga tikanga e pa ana ka korerohia i tenei waahanga.

Ko nga waiwaro C2+, penei i te C2H4, he matū nohonga mo nga momo ahumahi matū, penei i te hanga polyethylene (62, 63).I tua atu, ka taea te whakamahi tika hei wahie mo te whakapiri, hei waahanga whakauru ranei ki te hau maori (12).Ko te whakamaoritanga o te CO (Fischer-Tropsch synthesis) me te CO2 kua whakamahia mo te wa roa ki te whakaputa waiwaro C2+ i roto i te tauine ahumahi engari ka werohia e te nui o te whakapau kaha me te paanga o te taiao (64).He rereke te rereke, ko te whakaheke CO2 hiko ma te whakamahi i te hiko whakahou ka whakarato i te huarahi maamaa me te pumau.He nui te whakapau kaha ki te whakawhanake i nga hiko hiko ki te C2+ hydrocarbons (32, 33, 65–70).

Kua rangahauhia nga kaiwhakangungu hiko bimetallic ki te wawahi i te hononga tauine i te huringa CO2 hikohiko, ka taea te whakapumau i te takawaenga matua me te whakaheke i te kaha nui, a, na reira, ka piki ake te whiriwhiringa (71-74).Ahakoa kua whakaatuhia he raupapa o nga rauemi koranu tae atu ki te Au-Cu, Ag-Cu, Au-Pd, me te Cu-Pt mo te tino pai o te hanga C1 ma te whakapumau i te takawaenga tino nui (73, 75), ko te ahua o te paanga koranu ki te hanga waiwaro C2+. kia uaua ake (76).Hei tauira, i roto i te punaha Cu-Ag bimetallic, ka ngawari te whakahaere i te tohatoha hua ma te whakakoi i te ōwehenga ngota mata o Ag me Cu (77).Ko te tauira o te mata Cu-taonga he pai ake mo te hanga waiwaro, i te mea ko nga hua o te mata Ag-taonga e rangatira ana e CO, e whakaatu ana i te hiranga o te ōwehenga ngota mo nga miihini hiko ECR whakakotahi.Ko te paanga ahuahanga i puta mai i te whakaritenga ngota o te rohe ka tino pa ki te kaha here o nga takawaenga.I whakaatu a Gewirth me nga hoa mahi (36) ko nga koranu Cu-Ag mai i te taapiri-whakahaere hiko kua whakaatuhia ~ 60% FE mo te C2H4 i roto i te hiko rere kawakore (Fig. 3, A me B).I roto i tenei take, ka taea e te whiriwhiringa C2H4 papaitia ma te morphology me te whakatikatika Ag-uta.I whakaponohia ko nga waahi Ag te mahi hei kaiwhakatairanga mo te hanganga CO i te wa ECR.Na, ko te waatea pai o te takawaenga CO ka awhina i te hononga C─C i te Cu tata.I tua atu, ka taea hoki e Ag te whakatairanga i te hanganga o Cu2O i te wa o te Cu-Ag catalyst synthesis (Fig. 3C), ka hua ake te pai o te hanga C2H4.Ko tenei mahi tahi ka whakatuwhera i nga huarahi hou mo te whakawhanake C─C whakakōkī hononga.I tua atu, ko te tauira whakaranu o nga konganuku rereke i roto i te punaha koranu ka taea hoki te whakatau i te tohatoha o nga hua ECR.Ma te whakamahi i te koranu Pd-Cu hei tauira (Whakaahua 3D), ko Kenis me nga hoa mahi (71) i whakaatu ka taea e te whakakorikori Pd-Cu wehe-waa te tuku i te tino whiriwhiringa (~ 50%) mo te C2H4 ka whakaritea ki tana whakahau me te raruraru. hoa.E ai ki te ariā d-band, ko te tikanga, ko te whakarewatanga whakawhiti me te pokapu d-band raro e whakaatu ana he ngoikore te herenga o nga takawaenga i roto i te waahi i hangaia i runga i nga papa whakarewa (78).Ahakoa ko te koranu Pd-Cu wehe-waahanga i whakaatu te ahua o te whiriwhiringa me te mahi mo te CO me nga nanoparticles Cu (NPs), he rereke te kaha here ki nga takawaenga na te Pd tuning.Ka rite ki te Whakaaturanga 3E, ko te koranu Cu-Pd wehe-waahanga i whakaatu i te pokapū-d-band-iti rawa atu, engari ko te Cu NP te teitei.E kii ana ko te koranu Cu-Pd wehe-waahanga he iti rawa te kaha here mo te takawaenga CO.Ko te tikanga o tenei kitenga he nui ake te mahi a te huahanga me te hangahanga i te paanga hiko mo te whakapai ake i te whiriwhiringa waiwaro i roto i te keehe koranu Cu-Pd kua wehea.I tenei wa, ko te parahi parakore, ko te koranu-parapara ranei e whakaatu ana i te whiriwhiringa pai ake me te mahi mo te whakaheke hiko o te CO2 ki te C2+ waiwaro.No reira, he mea tino tika ki te whakawhanake i te hiko hiko mo te hanga C2+ hydrocarbon mai i te ECR.I whakaaweahia e te hauwai CO2, he rangahau tuatahi i whakaatu ko Ni-Ga koranu me nga waahanga rereke ka taea te whakamahi mo te whakatipuranga C2H4 (79).I whakaatu mai ka taea e te kiriata Ni5Ga3 te whakaiti i te CO2 ki te C2H4 me te ewaro (C2H6).Ahakoa he iti iho i te 5% te FE ki te C2+ waiwaro, ka whakatuwherahia e ia nga raina hou mo te tirotiro hiko ki te hononga C─C i runga i te paanga koranu.

(A ki te C) Cu-Ag bimetallic catalysts hangaia e te taapiri-whakahaere hikohiko: (A) matawai irahiko microscopy (SEM) o te waea Cu, Cu-Ag poly, me te waea Cu-Ag me (B) C2H4 FE e rite ana.(C) E whakaatu ana te EXAFS ko te waea Cu-Ag he mea whakakotahi me te Cu(I) waikura.Ko te (A) ki te (C) ka tukuna me te whakaaetanga mai i te American Chemical Society (36).(D me E) Whakakokoko Cu-Pd he rereke nga tauira whakaranu: (D) Whakaahua, whakaahua whakaata irahiko (TEM), me nga mapi huānga huānga hikaka-ngao-whakamarama o nga koranu Cu-Pd kua whakaritea, kua kore, kua wehea-waa me te (E. ) mata whaowhiowhiotanga whaowhaowhao here me te pokapū d-band (te raina poutū) o nga koranu Cu-Pd e pa ana ki te taumata Fermi.Ko te (D) me te (E) ka tukuna me te whakaaetanga mai i te American Chemical Society (71).au, wae noa.

I tua atu i te paanga koranu, ko te raweke i nga ahua o te waikura tetahi atu maataapono nui hei whakarite i te mahi o nga hikohiko, ka pa ki te hanganga hiko o te papanga.Ko te tauira tuatahi mo te whakakorikori i te ahua o te whakakorikori ko te whakamahi i nga rauemi i ahu mai i te waikura.Ko te toenga o nga momo hāora kei runga i te mata, i raro ranei o te whakakorikori i muri i te whakahekenga o te waahi ka taea te whakahaere i te ahua o te waikura o te pokapu whakarewa.Hei tauira, ko te plasma-oxidized Cu i whakaatu neke atu i te 60% te whiriwhiringa ki te C2H4, i tohuhia ki te Cu+-aukati whakaheke (37).Hei whakapumau ko Cu + te tawhā matua mo te whiriwhiringa ethylene teitei, i mahia e matou nga whakamatautau whakahaere ma te whakamahi i nga plasma rereke (Fig. 4A).I roto i te waahi ka kitea e te maataki x-ray absorption spectroscopy ko nga toenga waikura kei roto i te paparanga (i raro) kei te mau tonu ki te ahua whakaheke, me te nui o nga momo Cu+ e toe ana i muri i te 1 haora o te whakahekenga i te kaha teitei o te −1.2 V me te whakahuri. hauwai hiko (RHE).I tua atu, ko te whakamaarama hiko o te parahi mai i te sol-gel copper oxychloride i manatoko ano ka taea e nga momo Cu+ mata whakapumau te whakapai ake i te whiriwhiringa o C2H4 (61).Ko te ahua o te waikura o te whakakorikori konukura i raro i nga momo pumanawa rereke i whaihia ma te whakamahi i te wa-whakaritea i roto i te waahi ngawari x-ray absorption spectroscopy.Ko te taahiraa whakawhiti tuatahi mai i Cu2 + ki Cu + he tino tere;heoi, he tino puhoi ake te whakahekenga hiko o nga momo Cu+ ki Cu0.Tata ki te 23% o nga momo Cu+ ka noho tonu i muri i te 1-haora te whakaheke i raro i te −1.2 V ki te RHE (Fig. 4B).I kitea e nga rangahau miihini ko te atanga i waenga i te Cu+ me te Cu0 ka arahi ki te kukume hiko i waenga i nga takawaenga mai i te mea he pai te utunga o te ngota C o *CO@Cu+, engari ko te *CO@Cu0 he toraro te utu (80), na reira, ka whakatairanga i te Ko te hanga herenga C─C ka puta he waiwaro C2+.I tua atu i nga rauemi i ahu mai i te waikura, i whakamahia ano te konukura nitride (Cu3N) ki te whakatutuki i nga momo Cu+ mata (i raro) ki te whakaheke i te arai hiko dimerization o *CO (81).I tua atu, ka whakatauritea ki te Cu i ahu mai i te waikura, ko nga momo Cu+ i ahu mai i te Cu3N he tino pumau (Fig. 4C).Ko te hua o tenei, ka whakaatuhia e te nitride-take copper catalyst he FE o 39 ± 2% mo C2H4, i runga ake i te Cu parakore (~ 23%) me te Cu (~28%).He rite ki te punaha catalytic Cu+/Cu kua whakahuahia ake nei, kua whakamahia te boron hei dopant heteroatom hei whakauru me te whakapumau i te Cuδ+ (41).Ka taea te whakahaere i te ahua o te waiora o te parahi mai i te +0.25 ki te +0.78 ma te huri i te kukū o te boron dopant.Ko te kiato matapae o nga whenua i whakaatu mai i whakawhiti nga irahiko mai i te parahi ki te boron, ka ahu atu ki nga waahi konukura pai-a-dopant.I kitea e te konupuku-boron-doped te kaha o te hanga o te *CHO takawaenga, na reira i pehia ai te ara tauhohenga ki nga hua C1.I tua atu, ka taea e ia te whakanui ake i te whiriwhiringa ki nga hauwai waro maha ma te whakaheke *CO dimerization pūngao tauhohenga (Fig. 4D).Na roto i te arotau i te ahua o te waiora o te mata o te parahi, he C2 FE teitei o ~80% me ~53% C2H4 ka taea te whakatutuki i raro i te ahua o te waiora konukura toharite o +0.35 (Fig. 4E).I tenei wa, ko nga waahi kaha i runga i te parahi kua tautuhia ko Cu0, Cuδ +, me / ranei to raatau atanga mo te ECR i roto i nga rangahau rereke (39, 41, 42, 81, 82).Heoi ano, he aha te waahi kaha kei te tautohetohe tonu.Ahakoa kua kitea te kaha o te whakakorikori Cuδ+ i whakaawehia te heteroatom doping-induced mo te ECR ki nga hua C2+, me whakaaro ano hoki te hua o te mahi tahi mai i nga koha me nga atanga i te wa kotahi.No reira, me whakawhänuihia nga tohu operando ki te tautuhi i te pokapu kaha i runga i te mata parahi me te aro turuki i te kaha o te hurihanga o nga waahi hohe i raro i nga tikanga tauhohenga.I tua atu, ko te pumau o te parahi pai te utu ko tetahi atu awangawanga i raro i nga tikanga whakaheke hiko.Me pehea te whakahiato i nga whakakorikori me nga waahi Cuδ+ pumau he wero tonu.

(A) Whakarāpopototanga o te whiriwhiringa C2H4 o nga momo whakakorikori konukura plasma-whakahohe.I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te Nature Publishing Group (37).Pae tauine, 500 nm.(B) Ko te tauwehenga o te Cu oxidation e pa ana ki te wa tauhohenga i te −1.2 V ki te RHE i roto i te konukura kua whakauruhia.I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te Nature Publishing Group (61).(C) Tauwehenga o nga momo Cu+ me te mahi o te wa tauhohenga i te −0.95 V ki te RHE i te Cu-on-Cu3N, Cu-on-Cu2O ranei.I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te Nature Publishing Group (81).(D) Boron doping i taea ki te huri i te pūngao adsorption toharite o CO i roto i te mata parahi, me te whakaiti i te CO─CO dimerization pūngao.Ko te 1[B], 2[B], 3[B], 4[B], me te 8[B] e tohu ana ki te kukū o te doping boron i raro i te mata i roto i nga whakakōkī parahi, he 1/16, 1/8, 3/ 16, 1/4, me te 1/2.(E) Ko te hononga i waenga i te ahua o te waikura me te FE o nga hua C2, C1 ranei i roto i nga whakakorikori konukura-boron-doped.Ko te (D) me te (E) ka tukuna me te whakaaetanga mai i te Nature Publishing Group (41).(F) Ko nga whakaahua SEM o nga pepa parahi he rereke te matotoru o nga kiriata Cu2O i mua i te (runga) me muri (raro) ECR.I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te American Chemical Society (83).

I tua atu i te anga hiko, ka taea hoki e nga rauemi i ahu mai i te waikura ki te morphology, te whanaketanga hanganga ranei i te wa o te mahi whakaheke i roto.Mai i te tirohanga o te morphology, i te hanganga ranei, ko te whakakaha ake o te mahi hiko o nga hiko hiko i ahu mai i te waikura kua tohua ki te hanganga o nga rohe o te witi kaha, nga taha, me nga hikoi (83-85).I korero a Yeo me nga hoa mahi (83) i te hononga C─C whiriwhiri i runga i nga kiriata Cu2O kua whakauruhia he rereke te matotoru (Fig. 4F).I roto i te waahi Raman spectroscopy i whakaatu ko te mata o nga kiriata Cu2O i whakahekehia ki te Cu0 konganuku pumau i te wa ECR (83).Ko te mutunga mai, ko te Cu0 konganuku kua whakapumautia hei pokapū hohe catalytic hei utu mo nga momo Cu+, ko te atanga Cu+/Cu0 ranei.I roto i te tukanga o te whakaiti i te Cu2O ki te Cu0 whakarewa, ko te mata whakakorikori ka hanga i roto i nga waahi, nga tapa, me nga papa.I tohuhia he kaha ake nga hikoi me nga tapa i hangaia i nga papaa, i ahu mai i te kaha ake o te here ki te *CO, ka taea te hauwai ake i te *CO ki te *CHO, *CH2O ranei.I tua atu, ko nga ngota Cu mata he kaiwhakatairanga hei whakanui i te hanga *CHO me *CH2O.Ko nga mahi o mua i kii he pai ake te *CHO me *CH2O takawaenga mo te hononga C─C i te *CO i roto i te kinetics (86).Ma te whakahaere i te ahua o te mata, ka taea te whakapai ake i te kaha chemisorption o nga *CHO me *CH2O.I roto i tenei rangahau, i kitea e nga kaituhi ko te FE o C2H4 i heke mai i te 40 ki te 22% ka piki ake te matotoru o te kiriata angiangi Cu2O mai i te 0.9 ki te 8.8 μm.Ko tenei na te kukū o te iti ruruku Cu i piki ake ki te pikinga i roto i te Cu2O matotoru.Ka taea e enei ngota undercoordinated te here ki te H, a, he pai ake mo te whanaketanga hauwai i te hononga C─C.I whakaatuhia e tenei mahi ka taea e te whakakorikori konukura i ahu mai i te waikura te whakakaha ake i te whiriwhiringa C2H4 ma te hanga ano o te ahua o te mata, kaua ki te whakauru i nga momo Cuδ+ kua utaina.Ma te whakamahi i nga whakakorikori i ahu mai i te waikura, kua tohua ano te ewaro (C2H6) me te awhina o te palladium(II) chloride (PdCl2) i roto i te electrolyte (34).I whakaatu mai ko te PdClx kua uru ki runga i te mata o te Cu2O-ahua he mahi nui mo te whanaketanga C2H6.Inaa, i te tuatahi ka whakahekehia te CO2 ki te C2H4 i nga waahi Cu2 i ahu mai i te Cu2O, katahi ka whakahiatohia te C2H4 i hangaia me te awhina o te PdClx kua uru ki te whakaputa C2H6.Ko te FE o C2H6 i piki mai i <1 ki te 30.1% me te awhina a PdCl2.Ko tenei mahi e kii ana ko te whakakotahitanga o te whakakorikori ECR me te taapiri electrolyte ka whakatuwhera i nga huarahi hou mo te hanga hua C2+ motuhake.

Ko te Morphology me/ranei te ture hanganga he tohu i tetahi atu rautaki hei whakarereke i te whiriwhiringa me te ngohe.Ko te whakahaere i te rahi, te ahua, me nga waahanga e kitea ana o te whakakorikori kua whakaatuhia mo te whakapai ake i nga mahi ECR (58, 87, 88).Hei tauira, ko te ahua o te Cu(100) he mea tino pai mo te whakatipuranga C2H4, ko te hua nui mai i te whakakorikori Cu(111) ko te mewaro (CH4) (87).I roto i te rangahau o Cu nanocrystals me nga momo ahua me nga rahi, i whakaatu a Buonsanti me nga hoa mahi (58) i te nui o te koremonotonic o te whiriwhiringa C2H4 i roto i nga nanocrystals parahi-ahua (Fig. 5A).Ko te tikanga, ko nga nanocrystals Cubic Cubic i whakaatu i nga mahi C2H4 teitei ake me te whiriwhiringa atu i nga nanocrystals porowhita Cu na te nui o te waahanga (100).Ko te rahi o te karaehe iti o te Cubic Cu ka nui ake te mahi na te nui haere o te kukū o nga waahi mata-iti, penei i nga kokonga, nga hikoi, me nga kinks.Heoi, ko te kaha ake o te chemisorption o nga waahi iti-ruruku i haere tahi me te kowhiringa teitei ake o te H2 me te CO, na reira ka iti ake te FE waiwaro katoa.I tetahi atu taha, ka heke te owehenga o nga waahi taha ki nga waahi rererangi i te pikinga o te rahi o te matūriki, e pa ana ki te mahi o te hanga C2H4.I whakaatuhia e nga kaituhi ko nga nanocubes parahi rahi-waenganui me te 44-nm te roa o te tapa i whakaatu i te tino whiriwhiringa C2H4 na te pai o te toenga i waenga i te rahi matūriki me te kiato o nga waahi taha.I tua atu, ka taea hoki e te morphology te pa ki te pH o te rohe me te kawe papatipu i te wa ECR.Kua whakaatuhia ko te pH teitei o te rohe e tata ana ki te mata whakakorikori, na te OH− hanga i roto, ka pehi i te ara tauhohenga whai iraoho.Ko te mutunga mai, ka taea te whakakaha ake i te hanga waiwaro C2+ na roto i te *CO dimerization, ka taea te aukati i te CH4 i hangaia ma te *COH takawaenga.Ko nga huinga nanowire parahi (Fig. 5B) kua whakaatuhia ki te whakatutuki i te piki ake o te pH rohe (68).I te mea he electrolyte e whakamahia nuitia ana, ka tere te whakakore i te wairewa pāhare pāporo pāporo (KHCO3) haunga CO2 i te OH− (HCO3− + OH− = CO32− + H2O) o te rohe, ka heke te pH o te rohe.Ma te hangahanga moroiti roa, ka taea te whakararu i te whakamaaramatanga o te HCO3− ki roto i nga raupapa Cu nanowire kia kore ai e pehia te awenga whakaheke mo te OH-a-rohe.I runga i te kaupapa orite, ko nga mata parahi me nga mesopores e whakahaere tika ana (Fig. 5C) i whakaatu te FE whakarei mo te hanga C2H4, C2H6 ranei (32).I whakaatu mai ka taea te whakanui ake i te pH o te rohe o te mata hiko ma te whakaiti i te whanui pore, ka heke te hua C1 FE me te hua C2 FE.I tua atu, ma te whakanui ake i te hohonu o te pore, ka taea te whakarite i te hua whakaheke nui mai i te C2H4 ki te C2H6.Ko te FE o C2H6 i rite ki te 46%.I te mea kua mau nga matū ki roto i nga pores i te wa o te ECR, ko te wa roa o te pupuri i nga takawaenga matua na nga pores hohonu kua whakamaramatia ko te take nui mo te kowhiringa nui ki te hauwai C2 kukū.Ko nga nanofibers CuI i ahu mai i te CuI i whakaatu hoki i te whiriwhiringa teitei ki te C2H6 (FE = 30% i −0.735 V ki te RHE) (89).Ko te morphology anisotropic me te roughness mata teitei o CuI-ahu nanofibers ka taea te whakapai ake i te pai o te mahanga o te H2 kua horohia, na reira ka piki ake te FE o C2H6.

(A ki te C) Te Morphology me nga paanga hanganga.(A) Te kiato o ngota (tuaka maui) me te ōwehenga o nga ngota i nga pae tapa (Nedge) ki nga ngota o te rererangi (100) (N100) (tuaka matau) e pa ana ki te roa o te tapa (d).I whakaputahia me te whakaaetanga a John Wiley and Sons (58).(B) Na te ahua o te ahua o te ahua i huri te pH.I whakaputaina i runga i te whakaaetanga a John Wiley and Sons (68).(C) Ko te whiriwhiringa hua o te parahi mesopora he rereke te rahi me te hohonu o te pore.I whakaputaina i runga i te whakaaetanga a John Wiley and Sons (32).(D ki te H) Nga hua ligand.(D me E) ECR i runga i te nanowire parahi (Cu NW) me nga momo waikawa amino rereke (D) me nga whakarereke (E) i te −1.9 V. I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te Royal Society of Chemistry (35).(F) Reiti whakaputanga o te C2H4 i roto i nga momo hiko haukawa rereke me nga pumanawa whakauru rereke i runga i te Cu(35).I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te American Chemical Society (91).NHE, hauwai hiko noa.(G) FE o C2H4 me CO i roto i nga rereketanga rereke o nga electrolytes KOH me te (H) Tafel slope o C2H4 i roto i nga rereke rereke o nga electrolytes KOH.Ko (G) me te (H) he mea whakaputa mai i te American Association for the Advancement of Science (AAAS) (33).

Ko te whakarereketanga o te mata Catalyst ma te whakamahi i nga ngota iti ko tetahi atu rautaki rongonui hei whakapai ake i te mahi hiko o te ECR.Ka taea e tenei rautaki te awe i te taiao moroiti e tata ana ki te mata whakakorikori, ka whakapumau pea i nga takawaenga matua na te tauwhitinga i waenga i te ligand mata me te takawaenga.Kua korerotia te Amine hei whakarereke hei whakatairanga i te ECR (35).He momo waikawa amino, tae atu ki te glycine (Gly), dl-alanine (Ala), dl-leucine (Leu), dl-tryptophan (Tyr), dl-arginine (Arg), me dl-tryptophan (Trp), kua rangahaua akohia o raatau paanga ki nga nanowires parahi (35).E whakaatu ana i te Whakaahua 5D, ko nga herenga waikawa amino katoa i kaha ki te whakapai ake i te whiriwhiringa o nga waiwaro C2+.Ko taua whakanikotanga e tohu ana ko ─COOH me ─NH2 nga roopu mahi i roto i te waikawa amino pea te kawenga mo te whiriwhiringa ake o te ECR.Ko nga korero o mua i whakaatu ko te whakauru o nga waikawa amino i runga i te mata o Cu i tutuki i roto i nga roopu ─COOH me ─NH2 (35, 90).Ko te waikawa Stearic (C17H35COOH, RCO2H), kei roto anake te roopu ─COOH, i tohua hei tautuhi i te mahi a ─COOH.Ko etahi atu momo whakarereke, penei i te tote diazonium a-anthraquinone (AQ), te tote diazonium o-nitrobenzene (PhNO2), me te dodecyl mercaptan (C12H25SH, RSH), karekau he roopu ─COOH me ─NH2, i tirotirohia ano.Heoi, karekau ratou katoa i pai mo te whakapai ake i te C2+ hydrocarbon FE (Fig. 5E).I tohuhia e nga tatauranga ariā ko nga roopu ─NH3+ i roto i te glycine zwitterionic adsorbed ka taea te whakau i te *CHO takawaenga na te kaha o te taunekeneke, penei i te here hauwai.Ko te whakauru i nga katote halide ki roto i te electrolyte tetahi atu huarahi hei whakarereke i nga whakakorikori (91, 92).E whakaatu ana i te Whakaahua 5F, ka taea te whakanui ake i te reiti hanga C2H4 i runga i te plasma-whakahohe i te Cu ma te awhina o nga taapiri halide.I whakaaturia mai he kaha ake te katote I− i a Br− me Cl−, i runga i te whakaae ki te kaha urunga o I−, Br−, me Cl− i runga i te taha Cu(100) (91).I tua atu i te hauwai, i whakaatu ano te katote hydroxide i te painga pai ki te whiriwhiringa C2H4.I tata nei, ka whakaatu a Sargent me nga hoa mahi (33) i te huringa CO2-ki-C2H4 me ~ 70% FE ma te whakamahi i te konupora konupora (KOH) electrolyte (tae atu ki te 10 M) i roto i te rerenga rere.Ka rite ki te whakaatu i te Whakaahua 5G, ko te kaha o te timatanga o te CO me te C2H4 i roto i te 10 M KOH electrolyte he iti rawa atu ki tera i te 1 M KOH.I tua atu, ka heke iho nga tahataha Tafel (Fig. 5H) o te hanganga C2H4 me te pikinga o te kukū hauwai (135 mV tekau-tau-1 i roto i te 1 M KOH me te 65 mV tekau-tau-1 i roto i te 10 M KOH), e whakaatu ana i te whakawhitinga o te reeti katoa- te whakatau i te taahiraa.Ko nga hua o te ariā mahi kiato (DFT) i whakaatu ka taea e te noho o te waikura kukū te whakaheke i te kaha here o te takawaenga CO me te whakanui ake i te tauritenga utu i waenga i nga ngota waro e rua i roto i nga takawaenga OCCO kua uru.Ko te mutunga mai, ko te takawaenga OCCO ka whakapumauhia ma te kaha ake o te kukume dipole, ka heke iho te arai kaha whakahohenga mo te whakamaarama CO, ka pai ake te mahi katoa.

C2+ hāora pērā i te waihā (CH3CH2OH) tētahi atu kāwai nui o ngā hua ECR tino nui.Ko te whakahiato-a-ahumahi o te waihano he tukanga kaha-kaha, e pau ana hoki te nui o te ethylene, nga kai ahuwhenua ranei (40).Na, ko te hanga electrocatalytic o te waihano, etahi atu C2+ oxygenates mai i te CO2 he nui te ohanga me te taiao.I te mea ko te whakatipu waiwaro mai i te ECR i tiri he takawaenga tuarua ki te C2H4 ko *C2H3O (43), ka taea e te hauwai o tenei takawaenga te huri i nga ara ECR mai i C2H4 ki te waipiro (64).Heoi, i roto i te nuinga o nga punaha, he iti ake te whiriwhiringa ki te C2+ oxygenates i te waiwaro (31, 37, 39, 41, 42, 67).No reira, i roto i tenei waahanga, ka whakanuia e matou nga rautaki hoahoa electrocatalyst ka taea te whakatutuki i te C2 + oxygenate FE whakamiharo o runga i te 25%.

Ka rite ki te korero i runga ake nei, ka taea e nga whakakōkī bimetallic pai te hoahoa te whakapai ake i te whiriwhiringa me te mahi mo te hanga waiwaro C2+.Kua whakamahia ano he rautaki rite engari kaore i rite ki te whakapai ake i te mahi electrocatalytic mo C2 + oxygenates (38, 93, 94).Hei tauira, ko nga whakakōkī Cu-Cu2O kua whakauruhia ki te Ag i whakaatu i te whiriwhiringa o te waihano, a ko te FE teitei ake ko te 34.15% (95).Ko te rohenga-rua i roto i te koranu Ag-Cu kua whakahanumihia, hei utu mo te ōwehenga ngota Ag/Cu, i tohuhia hei take matua mo te whakaputanga o te waihano.I te mea ko te waahi Cu e tino tata ana ki te waahi Ag i roto i te tauira whakahiato-waahanga (Ag-Cu2OPB), ka taea te whakatairanga i te tere o te hanganga o nga takawaenga ethanol mo te tauira whakahiato-waahanga ki te whakataurite ki te waahanga kua wehea (Ag-Cu2OPS). ), ka pai ake te mahi whakangao waihano.I tua atu i te ewaro, kua whakaatuhia ano nga NP bimetallic Cu-Ag ki te huri i te CO2 ki te acetate me te taapiri o te benzotriazole (93).I te −1.33 V ki te RHE, ko te FE o te acetate he 21.2%.E rua nga ara tauhohenga i whakaarohia i roto i tenei keehi: Ko tetahi kei runga i te whakamaarama CO, ko tetahi kei runga i te whakauru CO, e whakaatu ana i te mahi nui o te hanga takawaenga CO i runga i nga waahi Ag kaha.He rite tonu te ahua o te kitenga i roto i nga whakakorikori Cu-Zn (Fig. 6, A me B) mo te hanga waihano (38).Ma te whakakorikori i te ihirangi o te Zn i roto i nga whakakokokokokokokowai whakakoi a Zn-Cu, ka taea te whakahaere pai te ōwehenga o te waihano ki te C2H4 FE i roto i te awhe o te 0.48 ki te 6, e tohu ana i te hiranga o nga waahi tipu-CO mo te hanga C2+ oxygenate.Ko te hanga o nga whakakōkī koranu ka whakapouri pea i te awe o te riaka ki te papanga matrix, kare pea e hiahiatia i etahi wa.No reira, he huarahi tika ki te whakakorikori bimetallic he pai ake pea mo etahi hua kua tohua.I hangaia e Jaramillo me nga hoa mahi (96) he punaha bimetallic Au-Cu ngawari, he mea whakahiato ma te tuunga tika o nga NP koura ki runga i te takai polycrystalline Cu, hei tirotiro i te paanga catalysis tandem.Ko te Au-Cu bimetallic i whakaatu i te whiriwhiringa me te mahi ki nga waipiro C2+, he pai ake te mahi i te parahi me te koura, me te koranu Au-Cu.Ka whakatauritea ki te takai Cu, i whakaatu te punaha Au-Cu bimetallic i te pikinga ake o te kukume CO o te rohe na te aroaro o Au NPs (Fig. 6C) e kaha ana mo te whakatipu CO.I te mea karekau te koura e kaha mo te whakaheke CO, ko te reiti whakangao waipiro C2+ kua piki ake i runga i nga whakakorikori bimetallic Au-Cu i tohuhia ki tetahi tikanga catalysis tandem.Ko te mea nui, ka taea e nga NP koura te whakaputa i te kukū CO o te rohe tata ki te mata Cu.I muri mai, ka taea te whakaheke i nga ngota ngota CO o te rohe ki te C2+ waipiro e Cu.

(A ki te C) Nga paanga o te Alloy.(A) FE mōrahi o te waihā me te C2H4 me te ōwehenga FE o te waihā me te ethylene i runga i ngā momo koranu Cu-Zn.(B) Ko te kiato o naianei o te waiwaro i runga i nga momo koranu Cu-Zn.Ko te (A) me te (B) ka tukuna me te whakaaetanga mai i te American Chemical Society (38).(C) Te whakaheke CO2 me te reiti whanaketanga CO i runga i te koura, te parahi, me te punaha bimetallic Au-Cu.I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te Nature Publishing Group (96).(D ki te L) Te Morphology me nga paanga hanganga.(D) He whakaahuatanga hoahoa mo te tikanga paihikara katote whakarewa.(E me F) SEM whakapakoko o 100-huringa Cu i mua i (E) me muri (F) te prereduction i raro i ngā tikanga ECR.(G) TEM me te roherohenga irahiko irahiko i tohuhia kua kitea te Cu(100) me te (H) pūngao kore utu mo te *OCCO me *OCCHO hanga i runga i nga wahanga Cu(100), Cu(111), me Cu(211).Ko te (D) ki te (G) ka tukuna me te whakaaetanga mai i te Nature Publishing Group (42).(I) Te owehenga o te oxygenates me te waiwaro hei mahi o te pumanawa i runga i te Cu(111), Cu(751), me te Cu(100).(J) Tau ruruku mo Cu(111), Cu(100), me Cu(751).Ko (I) me (J) he mea whakaputa me te whakaaetanga mai i te National Academy of Sciences (97).(K) Mahinga o te tukanga whakawhiti mai i nga Cu NPs ki te konukura-rite ki te parahi.I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te National Academy of Sciences (98).(L) nga whakaahua SEM o te parahi nanodendritic i mua me muri i te ECR.I whakaputahia me te whakaaetanga mai i te American Chemical Society (99).

Ko te whakaatu i nga waahanga karaihe mo te hikohiko kua whakaatuhia he huarahi whai hua me te ngawari ki te whakatutuki i te FE whakarei ake ki nga hua ECR motuhake me tetahi huarahi nui mo te maarama taketake.He uaua te whakahiatotanga ngawari engari ka taea te whakakorikori kirikiri kotahi.I whakatenatenahia e te tikanga whakawai-whakarewa (GCD) mo nga pākahiko, i hangaia e to matou roopu he tikanga paihikara katote whakarewa (Fig. 6D) hei whakaatu maataki i te ahua karaihe o te whakakorikori Cu (42).I muri i nga huringa 100 GCD, i hangaia he huinga Cu nanocube kiato i runga i te pepa Cu me nga waahanga (100) kua kitea (Fig. 6, E ki G).Ko te whakakōkī 100-huringa i whakaatu he C2+ waipiro FE neke atu i te 30% me te kiato o te waipiro C2+ e rite ana neke atu i te 20 mA cm−2.Heoi, ko te 10-huringa Cu me te ōwehenga iti o te (100) facet i tukuna noa he C2+ waipiro FE o ~10%.I whakapumautia e te DFT whaihanga he pai ake nga waahanga Cu(100) me te hikoi (211) mo te hononga C─C i runga i te Cu(111), penei i te Whakaahua 6H.He tauira whakakorikori, he kiriata epitaxial Cu me nga ahua rereke e kitea ana, kua whakamahia hei whakatau i nga kaupapa o te waahi kaha ki te hanga C2+ oxygenate (Fig. 6I) (97).I te mea he iti ake te ahua mo te dimer CO* ki te taha ki nga ngota H* i runga i te mata me te iti ake o nga hoa noho tata, ka taea e nga waahi Cu te ruruku-iti te pehi i te hanganga o te waiwaro ka arahi ki te whakapai ake i te C2+ oxygenate FE na te mea he uaua ake te hauwai. C─C honoa ECR takawaenga i runga i tona mata (97).I roto i te rangahau kiriata epitaxial Cu, i whakapumautia e nga kaituhi ko te ECR i runga i te waahanga Cu (751) i whakaatu i te pai ake o te oxygenate/hydrocarbon ratio.Ko tenei whakanikotanga ka taea te tohu ki te mata Cu ngota hauhanga o nga ahua Cu rereke me te tau ruruku toharite o raro (Fig. 6J), i ruruku ai te ngota Cu, me te rua, te wha, me te ono nga hoa tata tata ki Cu(751), Cu(100), me Cu(111).Kua whakamahia ano te hanga-hanga mohoao in situ ki te whakapai ake i te C2+ oxygenate FE.I hangaia e Yang me nga hoa mahi (98) he whakakōkī Cube-rite kaha ki te mataono, he pai ake te mahi honohono C─C.I roto i nga korero, ko te monodisperse Cu NPs (6.7 nm) me nga uta rereke i tukuna ki runga i te tautoko pepa waro hei whakakorikori mo te ECR.Ko te tikanga, ko te pikinga ake o te FE o C2+ oxygenates i kitea me te pikinga o te uta Cu NP.I whakaaturia mai ko nga Cu NP kua kikii i raro i nga tikanga uta teitei i uru ki roto i te waahi o te huringa morphological i te wa o te ECR, i te mutunga ka hangahia nga momo ahua-a-waa (Fig. 6K).Ko tenei hanganga hou i kitea he kaha ake te hikohikohiko.Ko te tātaritanga a Tafel i kii ko te whakamaarama CO te waahanga whakatau reiti mo te hanga hua C2, engari ko te n-propanol i whakaatu he ara motuhake i roto i tenei punaha catalytic.Ko te nanodendritic copper tetahi atu tauira e whakaatu ana i te hiranga o te mana o te morphology mo te hanga C2+ oxygenate (99).I te wa poto, ko te tapeke FE o te nanodendrite parahi kua tino tautuhia (Fig. 6L) mo te waipiro C2+ he 25% i te −1.0 V ki te RHE.Ka taea te whakatutuki i te n-propanol FE o 13% i te −0.9 V. Ma te whakaaro ki te mahi nui o te ngota Cu, ka mamae tonu nga kaiwhakatuma i runga i te parahi i te paheketanga o te hanganga i te wa o te ECR, ina koa i te nui rawa o te kaha, katahi ka arahi ki te rawakore. pūmautanga.Heoi ano, ko te parahi nanodendritic i whakaatu i te pai mo te hanga waipiro, e whakaatu ana i te waipiro FE o ~24% mo te 6 haora.

Ko nga hapa o te hikohiko, penei i nga waahi ngota me nga dopants, e whakaatu ana i te kaha ki te whakauru i nga takawaenga ECR kore tikanga, a, na reira, ma te whiriwhiri i te whakanui ake i te huarahi e tika ana ki nga oxygenates (29, 43, 100).Ko te tango i te *C2H3O hei tauira, ko te takawaenga tuarua tera pea mo te hanga ethylene me te ethanol, i ako a Sargent me nga hoa mahi (43) i te waahi o nga hapa i roto i te anga-matua Cu electrocatalyst.I whakaatuhia e ratou he rite tonu nga parenga kaha tauhohenga mo te hanga ethylene me te waihano i te timatanga o te wahanga hono C─C (0.5-V overpotential) (Fig. 7A).I raro i te ahua penei, ko te whakaurunga o te watea parahi ka nui ake te arai hiko mo te hanga ethylene, engari karekau he awe ki te whakatipuranga waihano (Fig. 7B).Heoi ano, penei i te Whakaaturanga 7C, ka taea e te whakakorikori parahi me te watea me te dopant whanariki i raro i te mata ka tino whakanui ake i te arai hiko mo te ara ethylene, ka kore e pai te whakamaarama.Heoi, he iti noa iho te paanga o taua whakarereketanga ki te ara waihano.I whakamanahia ano tenei ahuatanga.He Cu2S-Cu te anga-matua me te maha o nga waahi o te mata (Cu2S-Cu-V; Fig. 7D) i whakahiatotia.Ko te ōwehenga o te waipiro ki te ethylene i piki mai i te 0.18 i runga i nga Cu NP korekore ki te 0.34 i runga i te Cu2S-Cu kore-watea ka ki te 1.21 i runga i te Cu2S-Cu-V, ahakoa he rite tonu te tapeke o te FE o nga hua C2+ mo nga whakakōkī katoa (Fig. 7E) .I tohuhia e tenei tirohanga ko te whakatairanga i te whiriwhiringa o te waipiro e pa ana ki te whakakore i te hanga ethylene, e rite ana ki te hua DFT.Hei taapiri, he nui ake te mahi a te miihini kohakore mo te whakakorikori waro korekore na te mea karekau nga rawa waro parakore mo te ECR.Kua whakamahia nga dopants penei i te hauota me te boron ki te whakarereke i te hanganga hiko o te whakakorikori waro (31, 43, 100).Hei tauira, te kiriata nanodiamond (NDD) hauota-doped i runga i te tïpako silicon i tukuna e Quan et al.(29) mo te hanga acetate whiriwhiri mai i te ECR (Fig. 7F).He iti ake te kaha o te acetate ki te −0.36 V ki te RHE ma te whakamahi i te whakakorikori NDD, a ko te FE mo te acetate he nui ake i te 75% i roto i te waahanga mai i -0.8 ki -1.0 V ki te RHE.Kia mohio ai koe ki te takenga mai o taua whakapainga whakamiharo, i whakaritea, i tirotirohia nga hiko NDD/Si ​​me nga momo hauota rereke me nga momo hauota (Fig. 7G).I whakatauhia e nga kaituhi ko te mahi pai ake o te whakakorikori NDD/Si ​​mo te ECR ka taea te kii na tona kaha nui mo te whanaketanga hauwai me te N doping, i reira nga momo N-sp3C i tino kaha mo te hanga acetate.Ko nga raraunga hiko me te awhi infrared in situ i whakaatu ko te huarahi matua mo te hanga acetate pea ko CO2 → *CO2− → *(COO)2 → CH3COO−.I tua atu i te hauota, ko te boron tetahi atu heteroatom kua tino tirotirohia hei whakahaere i te hanganga hiko o te nanodiamond.Heoi, ko te nanodiamond-doped boron (BDD) he pai ki te whakaiti i te CO2 ki te formaldehyde, ki te whakatakotoranga ranei (101).I tua atu, i whakaatu a Quan me nga hoa mahi (102) ko te boron me te hauota i te nanodiamond (BND) i whakaatu i te mana whakahiato ki runga i te ECR, ka taea te hinga i te herenga o te BDD katahi ka whakaputa i te waihano.BND1, BND2, me BND3 whakakōkī he rerekē te hauota ihirangi me rite taumata boron doping i whakaritea.E whakaatu ana i te Whakaahua 7H, ka taea te kowhiringa teitei o te waihano ki te 93% i runga i te whakakorikori BND3 i te −1.0 V ki te RHE, kei a ia te hauota doping teitei.I whakaatu te tataunga ariā ko te tukanga honohono C─C i runga i te BND he pai te whakamaarama, i reira te ngota boron i whakatairanga i te hopu CO2 me te hauota dopant i whakahaere i te hauwai o te takawaenga ki te ewaro.Ahakoa i taea e te heteroatom-doped nanodiamond te huri i te CO2 ki roto i nga warowaimaha oxygenates me te kowhiringa teitei, he iti rawa tana mahi ECR na te puhoi o te tuku utu (he iti iho i te 2 mA cm−2 te kiato o naianei).Ko nga rawa-a-kawhata he otinga pea ki te hinga i nga ngoikoretanga o nga whakakōkī taimana.Ko te tikanga, ko nga waahi pyridinic N i te paparanga kauwhata kua tangohia hei waahi kaha mo te hononga C─C (103).Ko tenei na te mea ko te noho o te pyridinic N i nga waahi taha ka taea te huri i te CO2 ki te CO, ka taea te hono atu ki te ngota ngota C2+ (Whakaahua 7I).Hei tauira, ko te *C2O2 takawaenga ka taea te whakapumau i roto i te hauota-doped carbon i roto i nga ngota C e rua ka herea ki te pyridinic N me ona ngota C e tata ana (103).Ka whakamanahia te matapae ariā ma te whakamahi i te hauota-doped graphene quantum dot (NGQD) catalysts (31).I muri i te whakakorikoritanga o nga pepa graphene hauota-doped (1 ki te 3 μm) (Fig. 7J), i whiwhi 1- ki te 3-nm NGQD i piki ake ai te kiato o te pyridinic N i nga waahi taha e toru ota nui.I te −0.78 V ki te RHE, ka eke te FE morahi mo te C2+ oxygenates ki te 26%.I tua atu, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 7K, ko te waahanga o naianei mo te C2+ oxygenates e tata ana ki te 40 mA cm−2 i te -0.86 V ki te RHE, he nui ake i tera o te nanodiamond kua whakarereketia.Hei whakatairite, nga ira graphene quantum N-kore me te waikura graphene N-doped, e whakaatu ana i te pae pito raro pyridinic N, ko te nuinga o te H2, CO, me te whakatakotoranga.

(A ki te C) Gibbs pūngao kore utu mai i *C2H3O ki te ethylene me te waihano mo te parahi, te parahi me te waatea, me te parahi me te watea parahi me te whanariki o raro.(D) Whakaahuatanga hoahoa o te whakakorikori Cu2S-Cu-V.(E) FE o C2+ waipiro me te ethylene, me te FE ōwehenga o te waipiro ki te alkenes.Ko te (A) ki te (E) ka tukuna me te whakaaetanga mai i te Nature Publishing Group (43).(F) ahua SEM o NDD.(G) Reiti whakangao o te acetate me te whakatakotoranga i runga i te NDD me nga momo hauota rereke.i %, ngota %.Ko te (F) me te (G) ka tukuna me te whakaaetanga mai i te American Chemical Society (29).(H) Nga FE mo nga NDD, BDD, me nga BND i −1.0 V. I whakaputahia me te whakaaetanga mai i a John Wiley me nga Tama (102).(I) Whakaahuatanga o nga waahi kaha mo te hononga C─C i roto i nga NGQD.Ko te (I) kua tukuna me te whakaaetanga mai i te American Chemical Society (103).(J) TEM ahua o NGQD.Pae tauine, 1 nm.(K) Te kiato o naianei mo nga momo hua e whakamahi ana i nga NGQD.Ko te (J) me te (K) kua tukuna me te whakaaetanga mai i te Nature Publishing Group (31).

I tua atu i nga hikohiko, hikohiko me te hoahoa reactor catalytic e whakaatu ana i tetahi atu huarahi whai hua hei whakanui ake i te mahi ECR, ina koa mo te reiti whakangao me te kaha o te kaha.He nui nga whakapainga kua mahia mo te hoahoa me te hanga i nga punaha whakaheke hiko hou kia pai ai te hanga C2+.I tenei waahanga, ka matapakihia e maatau te hoahoa hiko / reactor ECR.

Ka whakamahia nga pūtau momo-H i roto i nga whakamatautau taiwhanga taiwhanga, me te whakaaro ki o raatau huihuinga ngawari, ngawari te mahi, me te utu iti.Ko nga ruma kei te whakauru ki te cathode motuhake me nga ruma anode e honoa ana e te kiriuhi whakawhiti katote (104, 105).Ko te kino tuatahi o tenei momo H-momo ko te iti o te CO2 whakarewa i roto i te electrolyte wai, ko te 0.034 M anake i raro i nga tikanga ambient, e arai ana ki te whakaiti i te CO2 te whakahekenga o naianei o te j <100 mA cm−2 (64).I tua atu, ko etahi atu ngoikoretanga o roto, tae atu ki te waahi iti o te mata hiko me te tawhiti nui o te hikohikohiko, kaore i tutuki i nga whakaritenga rangahau tipu (105, 106).Mo te whakangao hua C2+, ko te nuinga o nga wa e whakaatu ana nga pūtau momo-H i te iti o te kowhiringa i raro i te kaha nui, hei tauira, 32% mo te ethylene i −0.98 V ki te RHE (107), 13.1% mo te n-propanol i te −0.9 V ki te RHE (99), me 20.4% mo te waihano i −0.46 V ki te RHE (108), na te tino whakataetae hauwai.

Hei whakatutuki i nga take o runga ake nei, i whakaarohia te reactor rere (15, 109).I roto i nga ruma rere, ka taea te whakamahi tika i te awa CO2 hau hei whangai i te cathode, na reira ka tino pai ake te tohatoha papatipu me te reiti whakaputa (104, 110).Ko te Whakaahua 8A e whakaatu ana i te hoahoanga angamaheni o te pūtau rere, i noho ai he membrane electrolyte polymer (PEM) hei whakawehe i te hiko e hono ana ki waenganui i nga hongere rere e rua.Ka whakakorikorihia te whakakorikori ki runga i te hiko diffusion electrode (GDE) hei mahi hei electrode cathode, e whangai tika ana te CO2 hau.Ko te catholyte, penei i te 0.5 M KHCO3, ka rere tonu i roto i te paparanga angiangi i waenga i te hiko whakakorikori me te PEM.I tua atu, ko te taha anode te nuinga o te toha ki te wai hiko mo te tauhohenga whanaketanga hāora (43, 110).Ka whakatauritea ki nga momo momo-H, ko enei pūtau rere-a-membrane e whakaatu ana i nga mahi ECR tino pai ake.Hei tauira, i arotakehia e Sargent me nga hoa mahi (43) te mahi ECR o te whakakorikori Cu2S-Cu-V i roto i te momo H-momo pūtau me te rerenga rere, pera i te whakaahua 8 (B ki E).Ma te whakamahi i nga pūtau momo-H, ko te FE morahi mo nga hua C2+ he 41% me te tapeke kiato o naianei o ~30 mA cm−2 i raro i te −0.95 V ki te RHE.Heoi, ko te FE mo nga hua C2+ i piki ki te 53% me te tapeke o naianei he ngawari ake i te 400 mA cm−2 i raro i te −0.92 V ki te RHE i roto i te punaha rere.Ko te tino whakapainga mahi ma te whakamahi i te reactor rere ka taea te kii ki te whakahoahoa CO2 me te aukati i nga tauhohenga taha pehia, ko te nuinga i ahu mai i te hau-electrolyte-catalyst-takitoru-atanga hoahoanga.

(A) He hoahoa o te rerenga hiko me te atanga topa-roto o te atanga hiko-hiko.Ko te (A) kua tukuna me te whakaaetanga mai i a John Wiley and Sons (30).(B ki E) Whakatauritenga o te mahi ECR ma te whakamahi i te momo H-momo me te rerenga rere.Ko te (B) ki te (E) ka tukuna me te whakaaetanga mai i te Nature Publishing Group (43).(F ki te H) He rereke nga electrolytes i whakamahia i roto i nga ruma rere ki te mahi ECR.Ko te (F) ki te (H) ka tukuna me te whakaaetanga mai i a John Wiley and Sons (30).(I ki te K) Te hanga me te whakapumautanga o te mahi hiko o te hiko tiritiri hau i runga i te polymer.Ko te (I) ki te (K) ka tukuna me te whakaaetanga mai i te AAAS (33).

Ko te pūtau kore-aputa tetahi atu karaehe e puta mai ana o nga kaihiko hiko, e tango ana i nga awa rere i roto i nga ruma rere, ka peehi i nga hiko e rua me te membrane whakawhiti katote i waenganui.Ka taea e tenei whirihoranga te whakaheke i te whakawhitinga papatipu me te aukati whakawhiti irahiko, na reira ka pai ake te kaha o te kaha, kia pai ake ai i roto i nga mahi mahi (110).Ko nga tauhohenga e whangaia ana ki te cathode ka taea te katolyte-kuhu CO2, te awa CO2 whakamakuku ranei.Ko te kohu wai, ko te wai hiko wai ranei ka tukuna ki te anode mo te tuku iraoho hei utu i te utu mo nga momo whakaheke CO2 (111).Gutiérrez-Guerra et al.(109) i arotakehia te mahi a te Cu-AC hybrid catalyst i roto i te pūtau aputa kore me te korero ko te acetaldehyde te hua matua me te whiriwhiringa teitei o te 60%.Ko tetahi atu painga o tenei taputapu, he tino ngawari ki te pehi i te rere o te reactant me te tino whakarei ake i te kukume CO2 o te rohe, na reira ka puta mai he nui o naianei me nga reeti tauhohenga teitei (110).Heoi, ko te tere o te whakawhiti katote i roto i nga pūtau aputa kore e kaha ki te waikawa i te catholyte, ka huri te tauhohenga ki te whanaketanga H2 hei utu mo te whakaheke CO2 (112).Hei tarai i tenei raruraru, ka whakauruhia e Zhou me nga hoa mahi (112, 113) he paparanga parepare me te hiko hiko wai rere i waenganui i te cathode me te membrane hei pupuri i te pH tika e tata ana ki te cathode mo te tauhohenga whakaheke CO2.Ahakoa i kitea nga momo hua C2+ i runga i te take o nga ruma kore aputa, tae atu ki te acetone, te waihano, me te n-propanol, he iti tonu nga FE.Ko te nuinga o nga rangahau korero e aro tonu ana ki nga hua C1 he iti ake te maha o nga iraoho me nga whakawhitinga irahiko i te wa o te tauhohenga whakaheke.Na reira, kei te tautohetohe tonu te whaihuatanga o te waahi kore mo nga hua C2+ (110).

I tua atu, ko nga pūtau electrolytic microfluidic (MECs) he momo whirihoranga electrolyzer tino ataahua i whakawhanakehia e Kenis me nga hoa mahi (39, 114).I roto i tenei taputapu, ka whakakapihia te membrane e te waahi angiangi (<1 mm te matotoru) kapi ki te rere hiko hiko hei wehe i te anode me te cathode.Ka tere te rere o nga ngota ngota CO2 ki te atanga electrode-electrolyte e tata ana ki te cathode, a ko nga GDE pumau e rua ka rehia e te rere hiko.Ka whakatauritea ki nga pūtau rere-a-mepiu, kaore nga MEC e karo i te utu nui o te membrane engari ka whakaitihia te whakahaeretanga wai, e pa ana ki te whakamaroke anode me te waipuke cathode i te wa e whakahaeretia ana i te wa teitei o naianei na te toia osmotic o nga ngota ngota wai me te te kawe proton mai i te anode ki te cathode puta noa i te kiriuhi (115).Ki ta matou e mohio ana, ahakoa nga kaiaka me nga whakatutukitanga, he iti noa nga rangahau kua tutuki nga hua C2+ i roto i nga MEC taketake.Ko te take pea tenei na te huanga "maangi" he ngawari te whakaheke o nga protons i roto i te anode mai i te tata o te cathode, ka horoia ranei e te electrolyte e rere ana, kaua ki te uru atu ki te iraoho maha e hiahiatia ana te tauhohenga hanga C2+.Ka taea te whakapumau i te whakaaro ma te tauira e whai ake nei.I te 2016, ko Kenis me nga hoa mahi (31) i whakaatu i te whakahekenga angitu o te CO2 ki nga hua C2 + i runga i te MEC kua whakarereketia me te membrane-kei roto, ka taea e nga NGQD te whakaheke i nga ngota CO2 ki te C2 + me te 55% FE (31% mo te ethylene, 14% mo te waihano, 6% mo te acetate, me te 4% mo te n-propanol) i te kaha tono o −0.75 V ki te RHE i roto i te otinga 1 M KOH.He mea nui ki te tohu ko te taiao electrolyte ka tino pa ki te whiriwhiringa hua.Hei tauira, i hangaia e Jiao me nga hoa mahi (30) he whakakorikori Cu nanoporous ka whakamatau i tana mahi ECR ma te whakamahi i nga electrolytes rereke (KHCO3, KOH, K2SO4, me te KCl) i roto i te MEC i runga i te membrane.I whakaatuhia e ratou ko te whakaheke CO2 i roto i te electrolyte alkaline (KOH) e whakaatu ana i te C2+ teitei ake te whiriwhiringa me te kiato o naianei, penei i te Whakaatu 8 (F me G).I te −0.67 V versus RHE i roto i te 1 M KOH electrolyte, ko te FE kua riro mo C2+ ka eke ki te 62% me te waahanga o naianei o te 653 mA cm−2, kei roto i nga teitei teitei o naianei kua panuitia i nga whakahekenga CO2 hiko. ki nga hua C2+.Ko te Ethylene (38.6%), te ethanol (16.6%), me te n-propanol (4.5%) nga hua C2 + matua me te iti o te acetate.I tohu ano ratou he hononga kaha i waenga i te pH mata kua tohua me te FE mo nga hua C2+: Ko te teitei ake o te pH mata, ko te teitei ake o te kaiaotanga o naianei me nga hua C2+, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 8H.I whakaarohia e te tataunga ariā ko nga katote OH− tata-mata ka kaha te whakahaere i te hononga C─C (31).

I tua atu i te whirihoranga electrolyzer, ka taea hoki e te electrolyte i whakamahia i roto i nga momo electrolyzers te whakarereke i nga hua ECR whakamutunga.Ka rite ki ta matou korero i runga ake nei, ka whakamahia nga otinga KOH tino kawakore ki roto i nga pūtau rere me te pai o te mahi, kaua ki nga momo-H.E ai ki te meka ka taea e te KOH electrolyte te kawe hiko hiko teitei ake, te whakaheke i te parenga ohmic i waenga i te paninga electrolyte angiangi i runga i te whakakorikori me te electrolyte nui, me te whakaheke ake i nga kaha e hiahiatia ana mo te hanga C2+ (31).Ko nga hua o te DFT ka whakapumautia ano ka taea e te noho mai o nga katote OH− te whakaheke i te arai kaha mo te whakamaarama CO, na reira ka whakanui i te hanga C2+ me te pehi i te whakataetae mai i te hanga C1 me te H2 (30, 33).Heoi, karekau e taea te whakamahi i te KOH kawakore hei electrolyte i roto i nga pūtau momo-H.Ko tenei na te mea ka tere te tauhohenga o nga awa CO2 me nga rongoa KOH ka mutu ka hanga he wairewa bicarbonate me te pH koretake i roto i nga momo-H (30).I roto i nga pūtau rere, heoi, ka marara te CO2 i roto i te GDE, ka pau nga ngota ngota CO2 i te wahanga rohe-toru (CO2-catalyst-electrolyte) ki te hanga i nga hua iti tonu.I tua atu, ko te ngoikore o te kaha o te hiko o te electrolyte ka taea te whakanui tere i te pH huri noa i te hiko i roto i nga whirihoranga hiko hiko, engari ko te hiko hiko e whakamau ana i te mata me te whakaiti i te rereketanga o te pH i roto i te electrolyte (33, 116).

Ka rite ki te korero i mua ake nei ko te ECR he tauhohenga-whakawhitiwhiti, ka taea hoki e te pehanga tauhohenga teitei te whakanui ake i te nuinga me te atanga CO2 kukū.Ko nga reactors pehanga teitei noa he rite ki te autoclave kowiri tira, ka taea te whakauru CO2 te pehanga teitei (tae atu ki te 60 atm) ki roto i te pūtau, e arai ana ki te pikinga whakamiharo o te FE me te kiato o naianei o C2+ (117). , 118).I whakaatu a Sakata me nga hoa mahi (119) ka taea te whakapai ake te kiato o naianei ki te 163 mA cm−2 i raro i te 30 atm i runga i te hiko Cu me te ethylene te hua nui.He maha nga whakakōkī whakarewa (hei tauira, Fe, Co, me Ni), karekau he mahi mo te hanga C2+ i te pehanga ambient, ka taea te whakaiti i te CO2 ki te ethylene, ethane, propane, me etahi atu hua C2+ teitei i te pehanga teitei.Kua whakaatuhia ko te whiriwhiringa o nga hua ka tino whakawhirinaki ki te pehanga CO2 i te ahua o te whakarereke i te waatea o te CO2 i te mata hiko (117, 120).Ko nga hua tino whakaheke kua whakarereketia mai i te H2 ki te waiwaro (C2+ kei roto) ka mutu ki te CO/HCOOH me te piki haere o te pehanga CO2.Ko te mea nui, me ata tirotirohia te pehanga CO2 na te mea ka nui rawa atu nga pehanga CO2 teitei, iti ranei, ka nui ake te reiti whakarara CO2, he iti ranei, ka pai ki te hanga CO/HCOOH, H2 ranei.Ko te nui hototahi o te CO takawaenga me te kiato o naianei ka puta i runga i te mata hiko ka taea te tauhohenga hononga C─C me te whakarei ake i te whiriwhiringa hua C2+ (119).

Ko te hoahoa i tetahi hiko hou me nga hanganga matatau tetahi atu huarahi nui hei whakarei ake i te hanga C2+ whiriwhiri.I te wa tuatahi, ko nga hiko e mahi ana he pepa konganuku koreporous me te mamae i te tuku papatipu puhoi (26, 105).Ko te mutunga mai, i whakaarohia a GDE ki te whakaiti i te ngoikore o te mahi pūtau ma te whakarato i nga waahana hydrophobic e whakahaere ana i te whakamaarama CO2 ki nga matūriki whakakorikori (121).Kei roto i te GDE tikanga he paparanga whakakorikori (CL) me tetahi paparanga diffusion hau (GDL), pera i te waahanga o raro o te Whakaahua 8A (30, 33).Ko te atanga hau-wai-catalyst i hangaia i roto i te GDE he mea nui ki te whakapai ake i te mahinga o te pūtau.Ko te GDL i whakaemihia me nga rawa maiengi (te nuinga o te pepa waro) ka taea te nui o nga huarahi CO2 me te whakarite i te tere o te rerenga hiko hiko.Ka mahi ano he huarahi kawe iti-atete mo nga protons, electrons, me nga hua whakaheke mai i te CL ki roto i te electrolyte (121).Ko te whakaheke, te paraihurangi, me te tuku hiko ko nga hangarau noa mo te whakarite GDE (122).Ko nga kaiwhakatuma kua huihuia me nga GDE kua tino tirotirohia i roto i te whakaheke hiko CO2 ki nga hua C2+.Otirā, ko nga pūtau rerenga kua whakahuahia ake nei me te pai o nga mahi ka hono katoa ki nga GDE.I te timatanga o te tau 1990, i kii a Sammells me nga hoa mahi (123) i tutuki i nga GDE kua pania-C te FE teitei o te 53% mo te ethylene me te kiato teitei o te 667 mA cm−2.Ko te whakakaha ake i te whiriwhiringa o te ethylene me te waihano he wero nui ka mahia tahitia i nga wa katoa i runga i nga whakakōkī-Cu na te mea he rite tonu o ratou ara tauhohenga miihini.I tua atu, he mea nui ki te tohu ko te hua teitei me te whiriwhiringa o te ethylene i whakaritea ki te ethanol kua kitea i runga i te GDE-Cu (25, 36).I whakaatu a Gewirth me nga hoa mahi (36) i te FE tino pai o te 60% mo te ethylene me te FE kua pehia mo te waihano o 25% i runga i te Cu-Ag GDE, i te wa i tae te tapeke kiato o naianei ~300 mA cm−2 i −0.7 V versus RHE.He mahi onge tenei i eke ki te whiriwhiringa teitei i te kiato o naianei nui.Ko tenei kitenga e kii ana ko te hikohiko kua whakauruhia e te GDE he huarahi pai mo te whakatikatika i nga ara tauhohenga, e taea ai te kowhiringa o nga hua whakaheke i nga teitei o naianei.

He take nui ano te pumau o nga GDE me arohia na te mea he mea nui te mahi mo te wa roa ki te whakatutuki i te tono whaihua mo nga pūtau rere.Ahakoa te pai o te mahi CO2-to-C2 + kua tutuki me nga GDE, he ngoikore tonu te pumau na te ngoikore o te whakauru miihini o te whakakorikori, GDL, me nga papaa here (77, 124).Ka huri pea te mata waro o te GDL mai i te hydrophobic ki te hydrophilic i te wa o te tauhohenga hiko na runga i te tauhohenga waikura i puta mai i nga pumanawa teitei, e arai ana ki te waipuke i roto i te GDL me te arai i nga huarahi whakarara CO2 (33).Hei whakaoti i tenei raru, ka whakauruhia e nga kairangahau te scaffold hydrophobic o te polytetrafluoroethylene (PTFE) ki roto i nga GDE.Ka whakatauritea ki te hydrophilic Nafion, he paparanga PTFE hydrophobic he pai ake te pumau mo te wa roa (33).I whakaemihia e Sargent me nga hoa mahi (33) he whakakorikori Cu i waenga i nga PTFE me nga NP waro kua wehea, i taea ai e te paparanga PTFE hydrophobic te whakakore i nga NP me nga paparanga graphite, na reira ka hangaia he atanga hiko (Fig. 8, I me J).No reira, kua piki ake te FE mo te hanga ethylene ki te 70% i roto i te otinga 7 M KOH i te 75 ki te 100 mA cm−2.Ko te roanga o te oranga o tenei reactor rere ki te neke atu i te 150 haora me te iti o te ngaronga o te whiriwhiringa ethylene, he 300-nui te roa atu i nga GDE tuku iho, penei i te Whakaahua 8K.Ko taua hanganga hanawiti kua whakaatuhia he hoahoa GDE tino pai.Hei tauira, i hangaia e Cui me nga hoa mahi (124) he hanganga taarua-toru me tetahi paparanga hiko kaha i tapahia e nga kiriata polyethylene nanoporous hydrophobic e rua.Ka taea e nga paparanga hydrophobic o waho te whakaheke i te rere hiko mai i te otinga nui, ka puta ki te pumau, te pH teitei o te rohe huri noa i te hiko mahi.Ko te arotautanga o te waahi interlayer, ka taea te whakapai ake i te kawe CO2 me te adsorption, he mea nui ano hoki i roto i taua hoahoa (124).I tata nei, kua whakauruhia nga nanotubes waro ki roto i nga GDE na te nui o te porosity, te pai o te kawe, me te hydrophobicity, ka taea te whakahaere i te hiko me te kawe papatipu (77).

Ahakoa nga ahunga whakamua whakaihiihi i runga i te ECR, he iti noa nga rautaki mo te hanga hua C2+ iti-iti, nui-nui (125).I tenei wa, ka noho tahi nga wero me nga waahi ki te mohio ki nga tikanga tauhohenga a te ECR me te hokohoko i tenei hangarau whai mana.

Ko te otinga huatau ki te kati i te kohanga waro me te penapena i nga hiko whakahou, penei i te hau me te ra, he nui te ahunga whakamua ki te whakatutuki i te huringa CO2 pai i roto i nga tekau tau kua hipa.Ahakoa kua tae mai te maaramatanga ki nga mahi e pa ana ki te ECR mai i ona ra o mua (126), ko te hononga C─C ma te ECR ki nga hua C2+ kei tawhiti tonu i te reri mo te whakamahi mahi.I roto i tenei arotake, i tirotirohia e matou nga rautaki o naianei ka taea te whakatairanga i te whiriwhiringa me te reeti whakaputa mo nga hua C2+ ma te ECR, tae atu ki te whakakorikori pai, nga paanga hiko, nga tikanga hiko, me te hoahoa hiko hiko / reactor.

Ahakoa te whakapau kaha ki roto i te ECR, he maha tonu nga raru e pa ana ki nga whakakorikori o naianei me te punaha ECR me whakatika i mua i te hokohoko ECR.Tuatahi, i te mea ko te whakakorikori tino kaha ki te mohio ki te honohono C─C pai, ka mate a Cu i nga take tino pumau, ina koa i roto i te wai hiko, a ka iti te ora mo nga haora 100 na te nui o te nekehanga ngota, te whakahiato matūriki, me te paheketanga o te hanganga i raro i nga tikanga ECR.No reira, me pehea te whakatutuki i te pumau o te waa-roa ma te whakamahi i te whakakorikori-a-Cu he wero tuwhera tonu.Ko te whakapumau i te whakakōkī-a-Cu i runga i te tautoko motuhake me te taunekeneke kaha he rautaki pono hei pupuri i te hanganga whakakorikori/morphology, na reira ka roa ake te oranga.I tua atu, ko te whakamahi i te electrolyte membrane polymer hei whakakapi i te wairewa wai i te wa o te ECR ka taea pea te whakapai ake i te pumau o te whakakorikori-Cu.I tua atu, mai i te tirohanga o nga kaiwhakatikatika, me whakamahi ano nga tikanga tohu tohu in situ/in operando me te whakatauira ariā ki te aro turuki me te mohio ki te pirau o nga mahi whakakorikori, na reira, ka pehia te paheketanga me te paihana o te whakakorikori ki nga taumata iti rawa.Ko tetahi atu take nui o nga whakakorikori ECR e tika ana kia whakatikahia ko te hanga i te kawa whakahiato kia pai mo te hanga papatipu.Mo tenei kaupapa, he pai ake te whakamaarama i nga tikanga waihanga ma te whakamahi i nga kai whangai whanui.

Tuarua, ko te hanga C2+ hāora mai i te ECR ka konatunatua ki te wairewa (hei tauira, KHCO3 me KOH) i roto i te electrolyte mo nga reactors H- reactors tuku iho, rere-rere ranei, heoi, e hiahia ana kia wehea me nga tukanga kukū hei whakaora i nga wairewa hinu parakore. tono mahi.I taua wa ano, ko nga waiwaro C2+ kua tipu ake ka konatunatua ki te H2 me te toenga CO2.No reira, he mea nui te tukanga wehewehe utu nui mo te hangarau ECR o naianei, e aukati ana i te ECR mai i te tono mahi.No reira, me pehea te whakaputa tika me te whakaputa tonu i nga otinga wahie wai parakore me nga waro waro hau parakore, otira me te nui o nga kohinga hua, he mea tino pai mo te tuku mahi a ECR.Ko ta matou e matapae ana i te pikinga o te hiranga o te whakatipuranga tika o nga hua parakore na roto i te ECR i nga ra e heke mai nei, tera pea ka tata atu te hangarau ECR ki te maakete (127).

Tuatoru, i te mea kua tino rangahaua te hanganga o nga hononga C─O me C─H, penei i te ethanol, te waikawa acetic, me te ethylene, i roto i te hangarau ECR, he mea nui ano te torotoro o etahi atu momo hua mo te hangarau ECR me te whakaatu i te hiahia ohaoha.Hei tauira, tata, Han me hoa-mahi (128) korerotia te hanga o te 2-bromoethnol e ECR.Ko te hanga i roto i te waahi o te herenga C─Br ka huri te hua mai i te waihano ki te 2-bromoethnol, he poraka hanga nui i roto i te whakahiato matū me te rongoa me te whakaatu i te uara taapiri teitei ake.No reira, i tua atu o nga hua C2+ kua tino rangahaua, e whakapono ana matou ko te whainga o etahi atu hua onge e tuhurahia ana penei i te waikawa oxalic (129) me te whakahiatotanga o nga ngota ngota C2+ uaua ake penei i nga puhui porohita tetahi atu huarahi pai mo te rangahau ECR a meake nei.

Ko te mea whakamutunga engari ko te iti rawa, ko nga hoahoa hiko hou me te reactor penei i te GDE parewai, nga pūtau rere-wai, me te pūtau PEM hei whakanui ake i te reiti whakangao ECR ki te taumata arumoni (>200 mA cm−2).Engari, ko te rereketanga nui i roto i nga mahi electrocatalytic ka kitea i nga wa katoa ka whakamahia nga electrocatalysts ki te whakamatautau pūtau katoa.No reira, me nui ake nga rangahau nahanaha ki te whakaiti i te aputa i waenga i nga rangahau haurua-waa me te tono taputapu pūtau-katoa hei kawe mai i te ECR mai i te whakamatautau-tauine taiwhanga ki te whakamahi mahi.

Hei whakarāpopototanga, ko te whakahekenga hikohiko CO2 he huarahi pai ki a tatou ki te whakahaere i te take taiao mai i nga hau kati ka tukuna e nga mahi a te tangata.E whakaatu ana hoki i te kaha ki te whakatutuki i nga wahie ma me nga matū ma te whakamahi i te kaha whakahou.Ahakoa he maha nga wero kei te noho tonu mo te hangarau ECR i te waa o naianei, ina koa mo te tukanga honohono C─C, e whakaponohia ana me te rangahau tonu me te whakawhanaketanga mo te arotautanga whakakorikori me te tino pai o te pūtau, te tirohanga o te hiko CO2 o te ao mo te wahie ma. a ka kitea nga matū a meake nei.

He tuhinga uru tuwhera tenei ka tohatohahia i raro i nga tikanga o te raihana Creative Commons Attribution-NonCommercial, e whakaae ana ki te whakamahi, ki te tohatoha, ki te whakaputa uri i roto i tetahi kaupapa, mena karekau te hua ka puta mo te painga arumoni me te tika te mahi taketake. whakahua.

FAKATOKANGA: Ka tono noa matou i to wahitau imeera kia mohio ai te tangata e taunaki ana koe mo te wharangi kei te pirangi koe kia kite ratou, ehara hoki i te mēra paraurehe.Kaore matou e hopu i tetahi wahitau imeera.

© 2020 American Association for the Advancement of Science.Katoa nga mana.Ko AAAS te hoa o HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef me COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.