E tusa ai ma atugaluga o le siosiomaga ma le suiga o le malosi, electrochemical CO2 faʻaitiitia (ECR) i faʻaopoopoga multicarbon (C2 +) suauʻu ma vailaʻau, faʻaaogaina le eletise faʻafouina, e maua ai se fofo umi umi e tapunia ai le taamilosaga o le carbon ma faʻaopoopoga faʻamanuiaga tau tamaoaiga.Ae ui i lea, o le electrocatalytic C─C faʻapipiʻi i le aqueous electrolytes o se luitau matala ona o le maualalo o le filifilia, gaioiga, ma le mautu.O le mamanu o mea fa'aoso ma reactors o lo'o umia le ki e fo'ia ai na lu'itau.Matou te otootoina le alualu i luma lata mai i le auala e ausia ai le lelei C─C soʻotaga e ala i le ECR, faʻatasi ai ma le faʻamamafa i taʻiala i le electrocatalysts ma le electrocatalytic electrode / reactor design, ma a latou faiga tutusa.E le gata i lea, o loʻo faʻatalanoaina faʻalavelave faʻafuaseʻi ma avanoa i le lumanaʻi mo le gaosiga o oloa C2 +.Matou te fa'amoemoe e tu'uina atu se iloiloga au'ili'ili o ta'iala fa'afeso'ota'i fa'aonaponei a le C─C i le nu'u mo le fa'alautele atili o le atina'e ma le fa'aosofiaga i le malamalama fa'avae ma fa'aoga fa'atekonolosi.

O le tele o le tuʻuina atu o le carbon dioxide (CO2) i totonu o le atemosifia ua mafua ai aʻafiaga ogaoga o le siosiomaga ma faʻaalia ai foi se faʻalavelave faʻanatinati ma e le mafai ona faʻafefeina i sosaiete o tagata (1, 2).Aʻo faʻateleina le maualuga o le CO2 i le ea mai le 270 ppm (vaega i le miliona) i le amataga o le 1800s i le 401.3 ppm ia Iulai 2015, o se maliega i le lalolagi atoa e uiga i le toe faʻaaogaina o le carbon footprint e faʻaaogaina e gaoioiga a tagata ua ausia (3, 4).Ina ia iloa le vavalalata mo tulagavae kaponi, o se tasi o auala e mafai ona suia le faʻalagolago o le malosi o loʻo i ai nei ma fale kemisi mai suauʻu faʻasolosolo i puna faʻafouina e pei o le la ma le matagi (5-8).Peita'i, o le vaega o le malosi mai ia puna'oa fa'afouina e na'o le 30% ona o lo latou natura fa'afuase'i, se'i vagana ua maua ni auala e teu ai le malosi tele (9).O le mea lea, i se isi itu, o le pu'eina o le CO2 mai puna'oa e pei o le eletise, soso'o ai ma le liua i mea fafaga fa'ama'i ma suau'u, e sili atu ona aoga (9-12).Electrocatalytic CO2 fa'aitiitiga (ECR) fa'aaogaina le eletise fa'afouina o lo'o fa'atusalia ai se fofo umi umi ona o tulaga fa'agaioiga e mana'omia mo suiga, lea e mafai ai ona fa'aopoopoina oloa fa'aopoopo (13).E pei ona fa'aalia i le ata 1, i lenei faiga, e fa'aliliuina e le eletise eletise CO2 ma le vai i vaila'au ma suau'u fa'amalosi e le eletise fa'afouina.O le suauʻu e maua mai e mafai ona teuina mo se taimi umi ma e mafai foi ona tufatufa pe faʻaumatia, tuʻuina atu le CO2 o le otaota autu, lea o le a puʻeina ma toe fafaga i le reactor e tapuni ai le matasele.E le gata i lea, o mea'ai vaila'au mole laiti e maua mai [eg, carbon monoxide (CO) ma le formate] mai le ECR e mafai ona fa'aogaina e fai ma mea mata mo le fa'aogaina o vaila'au lavelave.

Suau'u ma vaila'au e mafai ona maua mai le ECR fa'atasi ai ma le ta'amilosaga kaponi tapuni e fa'aola e puna malosi fa'afouina e pei ole la, matagi, ma vai.O le inisinia ma le fa'ainisinia fa'ainisinia o lo'o faia sao taua e fa'alauiloa ai le filifilia, gaioioiga, ma le lelei mo le fa'aliliuina o le CO2 i oloa fa'aopoopo C2 + fa'asili ma maualuga le malosi.

Ae ui i lea, o le CO2 o se mole mole laina mautu ma le malosi C═O fusi (750 kJ mol−1) (14), e faigata ai mo le liua eletise.O le mea lea, e manaʻomia ai le maualuga o le faʻagaoioia o pa puipui, lea, i le isi itu, e taʻitaʻia ai le tele o mea e sili atu (15).E le gata i lea, o le ECR i totonu o se vai eletise e aofia ai le tele-electron/proton transfer process faatasi ai ma le tele o mea eseese e mafai ona tali atu ma oloa (16-18), e matua faigata lava.Laulau 1 o loʻo aoteleina ai le afa electrochemical thermodynamic reactions o oloa autu ECR, e aofia ai CO, methane (CH4), methanol (CH3OH), formic acid (HCOOH), ethylene (C2H4), ethanol (CH3CH2OH), ma isi, faatasi ai ma a latou tulaga talafeagai redox gafatia (19).I se tulaga lautele, i le faagasologa o le ECR, o molelaʻau CO2 e muamua faʻafeiloaʻi ma fegalegaleai ma atoms i luga o le catalyst surface e fausia ai *CO2−, sosoo ai ma le fesiitaiga faʻasolosolo faʻasolosolo o protons ma / poʻo electrons agai atu i oloa mulimuli eseese.Mo se faʻataʻitaʻiga, o le CH4 e talitonuina e ala i auala nei: CO2 → *COOH → *CO → *CHO → *CH2O → *CH3O → CH4 + *O → CH4 + *OH → CH4 + H2O (20).

O le ata 2A o loʻo aoteleina ai le faʻaogaina o le Faradaic (FE) i lalo o fua faʻatatau o le gaosiga (o le taimi nei le mamafa) mo le eletise eletise ECR lipotia, lea e fai ma sui o le filifilia o oloa o le tali (21-43).Ae maise lava, e ui e mafai e le eletise faʻaonaponei ona suia le CO2 i oloa C1 (CO poʻo le formate) ma sili atu i le 95% FE i lalo o le maualuga o le gaosiga (> 20 mA cm−2 mo H-type cell ma> 100 mA cm− 2 mo sela tafe) (9, 21, 22, 25, 28, 44, 45), o le maualuga o le filifilia (> 90%) ma le lelei o le gaosiga o le tele o vailaʻau multicarbon avanoa (C2 +) e leʻi iloa i le taimi nei.E mafua lenei mea i le mea moni o le faʻapipiʻiina o oloa C2 + e manaʻomia ai le taunuu mai ma le faʻaogaina o le tele o mole CO2 i luga, suiga faʻasolosolo, ma le faʻaogaina o avanoa (13).Ina ia faʻamaonia, e pei ona faʻaalia i le Ata 2B, o tali mulimuli ane a *CO intermediates e fuafua ai C2 + oloa mulimuli a le ECR.I se tulaga lautele, o le C2H6 ma le CH3COO− tutusa tutusa *CH2 intermediate, lea e gaosia mai le proton-coupled electron step transfer a *CO.O le isi protonation o le *CH2 e maua ai le *CH3 intermediate, lea e tau atu i le fausiaina o le C2H6 e ala i le *CH3 dimerization.E le pei o le fa'atupuina o le C2H6, o le CH3COO− e fa'atupuina ile fa'aofiina ole CO ile *CH2.O le *CO dimerization o le fua fa'atatau o la'asaga mo le C2H4, CH3CH2OH, ma le n-propanol (n-C3H7OH).A maeʻa se faʻasologa o le faʻafeiloaʻiga o le eletise ma le protonation, o le *CO─CO dimer e fausia ai le *CH2CHO intermediate, lea e avea ma laasaga e filifili ai mo C2H4 ma C2H5OH.E le gata i lea, na maua ai o le faʻaitiitia o le *CH2CHO i le C2H4 e maualalo le malosi o le paʻu nai lo le suiga o le *CH3CHO i le C2H5OH (46), lea e mafai ona faʻamatalaina le maualuga o le FE mo C2H4 i luga o le C2H5OH i luga o le tele o kopa kopa.E le gata i lea, fa'amautu C2 intermediates e mafai ona tu'uina atu i le n-C3H7OH e ala i le fa'aofiina CO.O le lavelave ma le le mafai ona taofiofia ala tali i le taimi o le C2 + chemical formation e mafua ona o le tele o isi suiga i nofoaga o le protonation, faatasi ai ma le ono aʻafia o le nonelectrochemical step (19, 47).E pei o lea, o le mamanu o le tele o le filifilia o le electrocatalysts o se mea e manaʻomia muamua mo le faʻatulagaina o oloa C2 + faʻapitoa i le maualuga.I lenei iloiloga, matou te faʻamoemoe e faʻamaonia le alualu i luma lata mai i luga o taʻiala i le electrocatalyst design mo le gaosiga o oloa C2 + filifilia e ala i le ECR.Matou te tuʻuina atu foʻi se aotelega o malamalamaga o faiga faʻapitoa.O le a fa'amamafaina fo'i le fa'asologa o le eletise ma le reactor e fa'aalia ai le auala e ausia ai le lelei, mautu, ma le tele o le fa'atinoga o le ECR.E le gata i lea, o le a tatou talanoaina luitau o loʻo totoe ma avanoa i le lumanaʻi mo le faʻaliliuina o le eletise o le CO2 i vailaʻau C2 + faʻaopoopoina tau.

(A) O le FE i lalo o fua faʻatatau o gaosiga eseese (o le mamafa o loʻo i ai nei) mo le ECR electrocatalysts lipotia (21-43, 130).(B) Ole tele ole auala C2+ ile taimi ole ECR.Toe faia ma le faatagaga mai le American Chemical Society (47).

Electrocatalytic suiga o le CO2 i suauʻu vailaʻau ma feedstocks o se tekinolosi gafatia e ausia ai se taamilosaga malosi carbon-neutral (11).Ae ui i lea, o le FE o C2 + oloa o loʻo mamao lava mai le faʻaaogaina, lea e faʻatagaina ai e faʻaupuga faʻaonaponei le gaosiga o oloa C2 faʻatasi ma le 60% FE (13, 33), ae o le gaosiga o le C3 e faʻatapulaʻa i lalo ifo o le 10% FE (48, 49).O le fa'aitiitiga fa'atasi o le CO2 i le C2+ oloa e mana'omia ai fa'aputuga eseese fa'atasi ma mea fa'aeletoroni ma fa'aogaina tele (50, 51).E mana'omia e le vaega fa'ata'ita'i ona motusia le fa'asiliina o feso'ota'iga i le va o va'aiga (47, 52, 53).E le gata i lea, ina ia ausia le C─C faʻavaeina, o le tali faʻafefe o loʻo i luga o le mea faʻapipiʻi e tatau ona vavalalata le tasi i le isi.E le gata i lea, o le auala mai le mea muamua faʻapipiʻi vavalo agai atu i se oloa C2 + faapitoa e manaʻomia ona pulea lelei ona o le tele o laasaga e faʻafeiloaʻi ai le eletise.Mafaufau i le maualuga o le lavelave o le faʻaitiitia o le CO2 agai atu i oloa C2 +, e tatau ona faʻapipiʻiina ma le faʻaeteete le eletise e faʻateleina ai le filifilia.E tusa ai ma ituaiga o meaola ma vailaʻau, matou te faʻavasegaina oloa C2 + i le telecarbon hydrocarbons ma oxygenates (4, 54).Ina ia faʻalatalata atu i le eletise sili ona lelei mo le gaosiga o le mole C2 +, o le tele o faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga, e pei o le heteroatom doping, faʻataʻitaʻiga tioata, faʻaogaina / faʻaogaina, faʻaogaina o le setete, ma le pulea o ligand luga, ua faʻaalia (35, 41, 55-61) .O le mamanu sili ona lelei e tatau ona mafaufau lelei i aafiaga ua taʻua i luga ma faʻateleina faʻamanuiaga.A leai, o le malamalama po'o le a le fa'agaioiga-site motif e ta'ita'i atu ai i se uiga fa'apitoa fa'ata'ita'i e mafai ona fa'amanino atili ai se malamalama i le mamanu sa'o mo le fa'apipi'i C─C.O le mea lea, pe fa'afefea ona mamanuina ECR catalyst agai atu i oloa patino (multicarbon hydrocarbons ma oxygenates) ma le faʻaogaina o masini o le a talanoaina i lenei vaega.

C2+ hydrocarbons, pei o le C2H4, o vailaʻau fesoʻotaʻi mo le tele o pisinisi vailaʻau, e pei o le gaosiga o polyethylene (62, 63).E le gata i lea, e mafai ona fa'aoga sa'o e fai ma suau'u mo le uelo po'o se vaega fefiloi i le kesi fa'alenatura (12).Hydrogenation o le CO (Fischer-Tropsch synthesis) ma le CO2 ua faʻaaogaina e gaosia ai le C2 + hydrocarbons mo se taimi umi i tulaga tau alamanuia ae luʻitauina i le maualuga o le faʻaaogaina o le malosi ma le siosiomaga (64).I se eseesega tele, o le faʻaitiitia o le CO2 eletise eletise e faʻaaoga ai le malosi faʻafouina e maua ai se auala mama ma sili atu ona gafatia.Ua faia se taumafaiga tele ina ia atia'e ni masini eletise lelei agai i le C2+ hydrocarbons (32, 33, 65-70).

Bimetallic electrocatalysts ua suʻesuʻeina lautele e motusia le fesoʻotaʻiga scaling i le taimi o le electrochemical CO2 liua, lea e mafai ona faʻamautu ai le ki intermediate ma faʻaititia ai le maualuga ma, i le isi itu, faʻateleina le filifilia (71-74).E ui o se faasologa o mea uʻamea e aofia ai Au-Cu, Ag-Cu, Au-Pd, ma Cu-Pt ua faʻaalia mo le maualuga maualuga o le gaosiga o le C1 e ala i le faʻamautuina o le taua tele (73, 75), o le aʻafiaga o le alu i le C2 + hydrocarbon e foliga mai. ia sili atu ona lavelave (76).Mo se faʻataʻitaʻiga, i le Cu-Ag bimetallic system, o le tufatufaina o oloa e mafai ona faigofie ona pulea e ala i le faʻalogoina o le fua faʻatatau o le Atoma ma le Cu (77).E sili atu le faʻataʻitaʻiga Cu-mauoa i luga mo le gaosiga o le hydrocarbon, ae o oloa o le luga ole Ag-mauoa o loʻo pulea e le CO, e faʻamaonia ai le taua ole fua faʻatatau mo le ECR electrocatalysts.O le a'afiaga fa'atusa e mafua mai i le fa'atulagaina o atomika fa'apitonu'u e mafai ona matua a'afia ai le malosi fa'amauina o va'aiga.O Gewirth ma tagata faigaluega (36) na faʻaalia ai o mea faʻapipiʻi Cu-Ag mai faʻapipiʻi faʻapipiʻiina eletise na faʻaalia ~ 60% FE mo C2H4 i totonu o se electrolyzer tafe alkaline (Fig. 3, A ma B).I lenei tulaga, e mafai ona ausia le filifiliga sili C2H4 e ala i le morphology ma le Ag-loading tuning.O nofoaga Ag na talitonuina e fai le matafaioi o se faʻalauiloa mo le faʻavaeina o CO i le taimi o le ECR.Ma, o le avanoa sili ona lelei o le CO intermediate e mafai ona fesoasoani i le fesoʻotaʻiga C─C i le tuaoi Cu.E le gata i lea, e mafai foi e Ag ona faʻalauteleina le faʻavaeina o le Cu2O i le taimi o le Cu-Ag catalyst synthesis (Fig. 3C), e mafua ai le faʻaleleia atili o le gaosiga o le C2H4.O lenei feso'ota'iga e tatalaina ai avanoa fou mo le atina'eina o fa'auiga fa'apipi'i C─C.E le gata i lea, o le faʻafefiloi faʻafefiloi o metala eseese i le faiga faʻapipiʻi e mafai foi ona fuafua le tufatufaina o oloa ECR.O le faʻaaogaina o le Pd-Cu alloy e fai ma faʻataʻitaʻiga (Fig. 3D), Kenis ma tagata faigaluega (71) na faʻaalia e mafai e se vaega-vaevae Pd-Cu catalyst e mafai ona ofoina atu le maualuga maualuga (~ 50%) mo C2H4 pe a faʻatusatusa i lona faʻatonuina ma le faʻaleagaina. paaga.E tusa ai ma le talitonuga o le d-band, e masani lava, o u'amea suiga ma se nofoaga pito i lalo o le d-band o loʻo faʻaalia ai le vaivai o le fusifusia o le in situ faʻatupuina vaeluaga i luga o uʻamea (78).A'o fa'aalia e le vaega-vaevaega Pd-Cu le fa'aogaina tutusa ma le gaioiga mo le CO fa'atasi ma Cu nanoparticles (NPs), na ofoina atu ai le malosi fa'apipi'i ese'ese aga'i i va'ava'ai e ala i le tuning Pd.E pei ona faʻaalia i le Ata 3E, o le vaega-vaevaega o le Cu-Pd o loʻo faʻaalia ai le pito sili ona maualalo o le d-band center, ae o le Cu NP e sili ona maualuga.O lo'o fa'ailoa mai ai o le va'aiga tu'ufa'atasi o le Cu-Pd o lo'o i ai le malosi aupito maualalo mo le CO intermediate.O lenei faʻamatalaga e faʻaalia ai o le faʻaogaina o le geometric ma le fausaga e mafai ona sili atu le sao nai lo le faʻaeletoroni mo le faʻaleleia o le faʻaogaina o le hydrocarbon i totonu o le vaega faʻavae o le Cu-Pd alloy case.E o'o mai i le taimi nei, e na'o le kopa mama po'o le kopa fa'avae u'amea o lo'o fa'aalia ai le filifilia ma le gaioiga sili atu mo le fa'aitiitia o le CO2 i le C2+ hydrocarbons.O le mea lea, e matua mana'omia le atina'eina o se electrocatalyst fou mo C2 + hydrocarbon gaosiga mai le ECR.Fa'aosoina e le CO2 hydrogenation, o se su'esu'ega muamua na fa'aalia ai e mafai ona fa'aogaina le fa'aogaina o Ni-Ga i vaega eseese mo le fa'atupuina o le C2H4 (79).Na faʻaalia ai e mafai e le ata tifaga Ni5Ga3 ona faʻaititia le CO2 i le C2H4 ma le ethane (C2H6).E ui lava o le FE agai atu i le C2+ hydrocarbons e itiiti ifo i le 5%, e mafai ona tatalaina laina fou mo suʻesuʻega eletise agai i le C─C soʻotaga e faʻavae i luga o le aʻafiaga uʻamea.

(A i le C) Cu-Ag bimetallic catalysts fabricated e additive-pulea electrodeposition: (A) suʻesuʻeina electron microscopy (SEM) o Cu uaea, Cu-Ag poly, ma Cu-Ag uaea ma (B) tutusa C2H4 FE.(C) EXAFS na faʻaalia ai o le uaea Cu-Ag na faʻafefiloi tutusa ma faʻaalia le Cu (I) oxide.(A) i le (C) o loʻo toe faia ma le faʻatagaga mai le American Chemical Society (36).(D ma le E) Cu-Pd catalysts e eseese mamanu fefiloi: (D) Fa'ata'ita'iga, fa'aliliuina electron microscopy (TEM) ata, ma fa'afanua elemene elemene spectroscopy fa'asalalauina o fa'atonuga, fa'aletonu, ma vaega-vaevae Cu-Pd alloys ma (E. ) luga valence band photoemission spectra ma d-band ogatotonu (le laina tūsaʻo) o alloys Cu-Pd e faatatau i le tulaga Fermi.(D) ma le (E) o lo'o toe faia ma le fa'atagaga mai le American Chemical Society (71).au, iunite fa'atonu.

E ese mai i le a'afiaga, o le faʻaogaina o setete faʻamaʻi o se isi faʻavae autu e faʻafetaui ai le faʻatinoga o electrocatalysts, lea e mafai ona aʻafia ai le fausaga faʻaeletoroni faʻapitonuʻu o mea.O le faʻataʻitaʻiga muamua mo le faʻaogaina o le faʻamaʻi o le catalyst o le faʻaaogaina lea o mea e maua mai i le oxide.O vaega o totoe o le okesene i luga poʻo le pito i lalo o le catalyst pe a maeʻa le faʻaititia o le nofoaga e mafai ona faʻatonutonuina le tulaga faʻamaʻi o le nofoaga tutotonu.Mo se faʻataʻitaʻiga, o le plasma-oxidized Cu na faʻaalia le sili atu i le 60% le filifilia agai i le C2H4, lea na faʻatatau i le faʻaitiitia o le Cu + (37).Ina ia faʻamaonia o le Cu + o le faʻamaufaʻailoga autu mo le filifilia o le ethylene maualuga, matou te faia suʻega faʻatonutonu e faʻaaoga ai plasma eseese (Fig. 4A).In situ hard x-ray absorption spectroscopy na fa'aalia atili ai o oxides o totoe i totonu o le (i lalo) fa'aeleeleele o lo'o mautu e fa'asaga i tulaga fa'aitiitia, ma se aofa'iga tele o ituaiga Cu + o lo'o totoe pe a mae'a le 1 itula o fa'aitiitiga i tulaga maualuga maualuga o le -1.2 V versus reversible eletise eletise (RHE).E le gata i lea, o le electroredeposition o le kopa mai se sol-gel copper oxychloride ua toe faʻamaonia e mafai ona faʻaleleia atili le filifilia o le C2H4 (61) ituaiga faʻamautu Cu +.O le tulaga fa'ama'iina o se kopa fa'ato'aga i lalo o tulaga fa'aogaina eseese na mata'ituina i le fa'aogaina o le taimi-fa'amalieina i totonu o le nofoaga malu x-ray absorption spectroscopy.O le laasaga muamua o suiga mai le Cu2 + i le Cu + e vave tele;ae ui i lea, o le faʻaititia atili eletise o ituaiga Cu + i le Cu0 e sili atu le lemu.E tusa ma le 23% o ituaiga Cu+ e tumau pea e tusa lava pe uma le 1-itula faʻaititia faifaipea i lalo ole -1.2 V versus RHE (Fig. 4B).O suʻesuʻega faʻainisinia na faʻaalia ai o le fesoʻotaʻiga i le va o le Cu + ma le Cu0 e taʻitaʻia atu ai le eletise eletise i le va o mea vavalalata talu ai o le C atom o *CO@Cu + o loʻo faʻamalosia lelei, ae o le * CO@Cu0 e leaga le molia (80), lea, i le isi itu, faʻaleleia le C─C fa'atupu fa'atasi ma fa'apea ona maua ai le C2+ hydrocarbons.I le faaopoopo atu i mea e maua mai i le oxide, na faʻaaogaina foi le nitride kopa (Cu3N) e ausia ai (lalo) ituaiga Cu + e faʻaitiitia ai le paʻu malosi o le *CO (81).E le gata i lea, pe a faatusatusa i le Cu e maua mai i le oxide, e sili atu le mautu o ituaiga Cu3N e maua mai ai (Fig 4C).O le iʻuga, o le faʻamaʻi apamemea e maua mai i le nitride o loʻo faʻaalia ai le FE o le 39 ± 2% mo C2H4, e sili atu le Cu mama (~ 23%) ma le Cu (~ 28%).E tutusa ma le faiga o loʻo taʻua i luga Cu + / Cu catalytic, ua faʻaaogaina le boron e avea o se heteroatom dopant e faʻalauiloa ma faʻamautu Cuδ + (41).O le averesi o le faʻamaʻiina o le kopa e mafai ona pulea mai le +0.25 i le +0.78 e ala i le suia o le faʻaogaina o le boron dopant.O le maualuga o le fuafuaina o setete na faʻaalia ai o le eletise na faʻafeiloaʻi mai le kopa i le boron, e taʻitaʻia ai le dopant-induced positively charged sites.O le apamemea-doped apamemea na faʻaalia ai le faʻateleina o le malosi faʻavae o le *CHO intermediate ma, o lea, na taofia ai le auala e tali atu ai i oloa C1.E le gata i lea, e mafai ona fa'atuputeleina le filifiliga i le telecarbon hydrocarbons e ala i le fa'aitiitia o le *CO dimerization reaction energy (Fig. 4D).E ala i le faʻamalosia o le maualuga o le faʻamaʻiina o le kopa, o le maualuga C2 FE o le ~ 80% ma le ~ 53% C2H4 e mafai ona ausia i lalo o le averesi o le faʻamaʻiina o le kopa o le +0.35 (Fig 4E).E oʻo mai i le taimi nei, o nofoaga galue i luga o le kopa ua faʻaalia o Cu0, Cuδ +, ma / poʻo latou faʻaoga mo le ECR i suʻesuʻega eseese (39, 41, 42, 81, 82).Ae ui i lea, o le a le nofoaga galue o loʻo finau pea.E ui o le heteroatom doping-induced Cuδ + catalysts ua faʻaalia e matua malosi mo le ECR agai i le C2 + oloa, o le aʻafiaga faʻatasi mai faʻalavelave faʻafuaseʻi na gaosia ma fesoʻotaʻiga e tatau foi ona mafaufauina.O le mea lea, e tatau ona atiaʻe faʻamatalaga faʻapitoa i operando e iloa ai le nofoaga autu i luga o le 'apamemea ma mataʻituina le gafatia i le tulaga o suiga o nofoaga galue i lalo o tulaga faʻaalia.E le gata i lea, o le mautu o le kopa e molia lelei o se isi atugaluga i lalo o tulaga faʻaitiitia eletise.E fa'afefea ona fa'apipi'i fa'amalosi fa'atasi ma nofoaga mautu Cuδ+ o lo'o avea pea ma lu'itau.

(A) Aotelega o le filifilia o le C2H4 o faʻamaʻi apamemea faʻamalosi plasma eseese.Toe faia ma le faatagaga mai le Nature Publishing Group (37).Fua pa, 500 nm.(B) Fuafuaga o le Cu oxidation setete e faatatau i le taimi tali i −1.2 V versus RHE i electroredeposited kopa.Toe faia ma le faatagaga mai le Nature Publishing Group (61).(C) Fuafuaga o ituaiga Cu + ma se galuega o le taimi tali i le -0.95 V versus RHE i Cu-on-Cu3N poʻo Cu-on-Cu2O.Toe faia ma le faatagaga mai le Nature Publishing Group (81).(D) Boron doping na mafai ona suia le averesi adsorption malosi o le CO i luga o le kopa ma faʻaititia le CO─CO dimerization malosi.O le 1[B], 2[B], 3[B], 4[B], ma le 8[B] e faasino i le fa'aogaina o le fa'atosina o le boron i lalo o le eleele i totonu o fa'aputu kopa, o le 1/16, 1/8, 3/ 16, 1/4, ma le 1/2.(E) Le sootaga i le va o le oxidation tulaga ma FE o C2 po o C1 oloa i boron-doped apamemea catalysts.(D) ma le (E) o lo'o toe faia ma le fa'atagaga mai le Nature Publishing Group (41).(F) SEM ata o pepa apamemea ma eseese mafiafia o ata tifaga Cu2O i luma (pito i luga) ma mulimuli ane (lalo) ECR.Toe faia ma le faatagaga mai le American Chemical Society (83).

E ese mai i le fausaga faaeletonika, o mea e maua mai i le oxide e mafai foi ona taitai atu ai i le morphology poʻo le faʻaleleia o le fausaga i le taimi o le faʻaitiitiga faʻaitiitiga.Mai le vaaiga o le morphology poʻo le fausaga, o le faʻaleleia o le eletise eletise o le eletise e maua mai i le oxide na mafua mai i le faʻavaeina o tuaoi o saito malosi, pito, ma laasaga (83-85).Yeo ma tagata faigaluega (83) lipotia le filifilia C─C soʻotaga i luga o le electrodeposited Cu2O ata tifaga ma eseese mafiafia (Fig. 4F).I le tulaga Raman spectroscopy na faʻaalia ai o le pito i luga o ata tifaga Cu2O na faʻaititia i le uʻamea uʻamea Cu0 i le taimi o le ECR (83).O se taunuuga, ua faʻamaonia le Cu0 metallic e avea ma nofoaga autu faʻamalosi nai lo le Cu + ituaiga poʻo le Cu + / Cu0 interface.I le fa'agasologa o le fa'aitiitia o le Cu2O i le u'amea Cu0, e foliga mai o lo'o fa'atupuina fa'asaga, pito, ma fa'alava.Na fa'ailoa mai o la'asaga ma pito na fa'atupuina e sili atu le malosi nai lo fa'alava, e afua mai i lo latou pipii malosi atu i le *CO, lea e mafai ai ona fa'asusu atili le *CO i le *CHO po'o le *CH2O.E le gata i lea, o le pito Cu atoms o se faʻalauiloa e faʻamalosia ai le *CHO ma le *CH2O faʻavae.O galuega muamua na fautua mai o *CHO ma *CH2O intermediates e sili atu ona lelei mo le C─C soʻotaga nai lo *CO i kinetics (86).E ala i le faʻatonutonuina o le morphology i luga, e mafai ona faʻaleleia le malosi ole chemisorption o le *CHO ma *CH2O intermediates.I lenei suʻesuʻega, na maua ai e tusitala o le FE o le C2H4 na faʻaitiitia mai le 40 i le 22% pe a latou faʻateleina le mafiafia o le Cu2O ata manifinifi mai le 0.9 i le 8.8 μm.E mafua lenei mea ona o le faʻamaualuga o le faʻamaopoopoina maualalo Cu lea na faʻateleina i le faʻateleina o le mafiafia o le Cu2O.O nei atoms undercoordinated e mafai ona matua fusifusia ma H ma, o lea, e sili atu le fiafia mo le evolusione o le hydrogen nai lo le C─C soʻotaga.O lenei galuega na fa'aalia ai e mafai e le fa'ato'aga apamemea e maua mai i le oxide e mafai ona fa'aleleia atili ai le filifilia o le C2H4 e ala i le toe fa'aleleia o le morphology i luga ae le o le fa'aofiina o ituaiga Cuδ+ ua molia.I le fa'aaogaina o fa'aputuga o le oxide, ethane (C2H6) ua fa'apipi'iina fa'atasi ma le fesoasoani a le palladium(II) chloride (PdCl2) fa'aopoopo i le electrolyte (34).Na faʻaalia ai o le PdClx faʻapipiʻiina i luga o le Cu2O na maua mai Cu na faia se sao taua mo le C2H6 evolusione.Aemaise lava, o le CO2 na muamua fa'aitiitia i le C2H4 i Cu2O-fa'agaoioi nofoaga Cu, ona fa'auluina lea o le C2H4 fa'atasi ma le fesoasoani a le adsorbed PdClx e maua ai le C2H6.O le FE o le C2H6 na siitia mai <1 i le 30.1% faatasi ai ma le fesoasoani a le PdCl2.O lenei galuega o loʻo faʻaalia ai o le tuʻufaʻatasia o le faʻamaʻi lelei o le ECR faʻamalama ma le eletise eletise e mafai ona tatalaina avanoa fou mo le gaosiga o oloa C2 +.

Morphology ma/po'o tulafono fa'atulagaina o lo'o fa'atusalia ai se isi ta'iala e fa'afetaui ai le filifilia ma le gaioiga.O le puleaina o le tele, foliga, ma vaega faʻaalia o le catalyst ua faʻaalia lautele mo le faʻaleleia atili o le ECR (58, 87, 88).Mo se fa'ata'ita'iga, o le facet Cu(100) e sili ona mana'omia mo le fa'atupuina o le C2H4, ae o le oloa fa'atosina mai le Cu(111) catalyst o le methane (CH4) (87).I se suʻesuʻega o Cu nanocrystals ma foliga eseese ma lapopoa, na faʻaalia ai e Buonsanti ma le au faigaluega (58) le faʻalagolago i le tele o le faʻalagolago i le C2H4 i totonu o nanocrystals kopa (Fig 5A).O le mea moni, o cubic Cu nanocrystals na fa'aalia le maualuga o le C2H4 gaioiga ma le filifilia nai lo spherical Cu nanocrystals ona o le fa'atupuina o le (100) facet.Ole la'ititi la'ititi o le tioata Cubic Cu e mafai ona ofoina atu le gaioiga maualuga ona o le fa'ateleina o le fa'aogaina o nofoaga maualalo fa'amaopoopo, e pei o tulimanu, laasaga, ma kinks.Ae ui i lea, o le sili atu le malosi o le chemisorption o nofoaga e maualalo le fa'amaopoopoina na fa'atasi ma le maualuga o le H2 ma le CO filifilia, ma i'u ai i lalo ole hydrocarbon FE atoa.I le isi itu, o le fua faatatau o nofoaga pito i luga o vaalele na faʻaititia i le faʻateleina o le tele o vaega, lea e aʻafia ai le faʻatinoga o le gaosiga o le C2H4.Na faʻaalia e tusitala o nanocubes kopa vaeluagalemu ma le 44-nm pito umi na faʻaalia ai le maualuga o le C2H4 filifilia ona o le paleni lelei i le va o le lapopoa ma le mamafa o nofoaga pito.E le gata i lea, e mafai foi e le morphology ona aafia ai le pH i le lotoifale ma felauaiga tele i le taimi o le ECR.Ua fa'aalia o le maualuga o le pH fa'apitonu'u i tafatafa o le fa'aogaina o luga, lea e mafua mai i le in situ e fa'atupuina OH−, e taofiofia ai le ala fa'aoso fa'aoso.O le i'uga, e mafai ona fa'aleleia atili le fa'atupuina o le kaponi C2+ e ala i le *CO dimerization, ma e ono fa'alavelaveina le CH4 fa'atupu mai le *COH.Kopa nanowire arrays (Fig. 5B) ua faʻaalia e ausia ai le faateleina o le pH i le lotoifale (68).I le avea ai o se electrolyte e masani ona faʻaaogaina, CO2 saturated potassium bicarbonate (KHCO3) solution o le a vave faʻaumatia le OH− (HCO3− + OH− = CO32− + H2O) i le lotoifale ma faʻaitiitia ai le pH i le lotoifale.Faatasi ai ma se microstructure elongated, o le faʻasalalauina o le HCO3− i totonu o le Cu nanowire arrays e mafai ona faʻaleagaina ina ia mafai ai ona faʻaitiitia le aʻafiaga o le OH i le lotoifale i sina tikeri.I luga o le faavae o se mataupu faavae faapena, o mesopores apamemea ma mesopores pulea tonu (Fig. 5C) faʻaalia le faʻaleleia atili o le FE mo le C2H4 poʻo le C2H6 gaosiga (32).Na fa'aalia ai o le pH fa'apitonu'u i luga o le eletise e mafai ona fa'atupula'ia e ala i le fa'aitiina o le lautele o pore, ma fa'aitiitia ai le C1 oloa FE ma fa'aleleia le C2 oloa FE.E le gata i lea, e ala i le faʻateleina o le pore loloto, o le faʻaitiitiga tele o oloa e mafai ona faʻalogo mai C2H4 i C2H6.Ole FE ole C2H6 sa maualuga ile 46%.Talu ai ona o vailaʻau o loʻo faʻapipiʻiina i totonu o pores i le taimi o le ECR, o le faʻaumiumi o le taimi o le taofiofia o mea taua e mafua mai i pores loloto ua faʻamatalaina o le mafuaʻaga autu mo le maualuga o le filifilia i le C2 hydrocarbon tumu.CuI na maua mai Cu nanofibers na faʻaalia foi le maualuga o le filifilia agai i le C2H6 (FE = 30% i le -0.735 V versus RHE) (89).O le anisotropic morphology ma le maualuga o le roughness o CuI e maua mai Cu nanofibers e mafai ona faʻaleleia ai le faʻaogaina lelei o le H2 faʻafefe ma faʻateleina ai le FE o le C2H6.

(A i le C) Morphology poʻo aʻafiaga faʻavae.(A) Density of atoms (agavale axis) ma le fua faatatau o atoms i nofoaga pito (Nedge) i atoms i luga o le (100) vaalele (N100) (axis right) e fetaui ma le umi pito (d).Toe faia ma le faatagaga mai ia John Wiley ma Sons (58).(B) Fuafuaga o morphology na mafua ai le suiga o le pH.Toe faia ma le faatagaga mai ia John Wiley ma Sons (68).(C) Filifiliga o oloa o le mesopore kopa ma eseese pore lapoa ma loloto.Toe faia ma le faatagaga mai ia John Wiley ma Sons (32).(D i le H) Aafiaga ligand.(D ma le E) ECR i luga o le nanowire kopa (Cu NW) faʻatasi ai ma ituaiga eseese o amino acids (D) poʻo suiga (E) i le −1.9 V. Toe faia ma le faʻatagaga mai le Royal Society of Chemistry (35).(F) Fuafuaga o gaosiga o le C2H4 i electrolytes halide eseese ma gafatia adsorption eseese i le Cu(35).Toe faia ma le faatagaga mai le American Chemical Society (91).NHE, eletise eletise masani.(G) FE o le C2H4 ma le CO i faʻasalalauga eseese o KOH electrolytes ma (H) Tafel slope o C2H4 i faʻasalalauga eseese o KOH electrolytes.(G) ma le (H) o loʻo toe gaosia mai le American Association for the Advancement of Science (AAAS) (33).

O le faʻaogaina o le faʻaogaina o le faʻaogaina o meaola laiti o se isi taʻiala lauiloa e faʻaleleia ai le faʻaogaina o le eletise a le ECR.O lenei ta'iala e mafai ona a'afia ai le si'osi'omaga laititi lata ane i luga o le fa'atosina, lea e mafai ona fa'amautu ai le va'aiga autu ona o le fegalegaleai i le va o le ligand luga ma le vaeluagalemu.Amine ua lipotia mai o se suiga e faʻalauiloa ai le ECR (35).O ituaiga amino eseese, e aofia ai le glycine (Gly), dl-alanine (Ala), dl-leucine (Leu), dl-tryptophan (Tyr), dl-arginine (Arg), ma le dl-tryptophan (Trp), ua suʻesuʻeina su'esu'e o latou aafiaga i nanowires kopa (35).E pei ona fa'aalia i le Ata 5D, o ligands uma e fa'atatau i amino acid na mafai ona fa'aleleia atili le filifilia ole C2+ hydrocarbons.O sea faʻaleleia e taʻu mai ai o ─COOH ma ─NH2 vaega galue i le amino acid atonu e nafa ma le faʻaleleia o le filifilia o le ECR.O lipoti talu ai na faʻaalia ai o le adsorption o amino acids i luga o le Cu surface na ausia e ala i ─COOH ma ─NH2 vaega (35, 90).Stearic acid (C17H35COOH, RCO2H), lea e naʻo le ─COOH vaega, na filifilia e iloa ai le matafaioi a ─COOH.O isi suiga, e pei o le a-anthraquinone diazonium salt (AQ), o-nitrobenzene diazonium salt (PhNO2), ma le dodecyl mercaptan (C12H25SH, RSH), e leai se ─COOH poʻo ─NH2 vaega, na suʻesuʻeina foi.Peita'i, e le'i lelei uma i latou mo le fa'aleleia atili o le C2+ hydrocarbon FE (Ata 5E).O fa'atusatusaga fa'apitoa na fa'ailoa mai ai o vaega ─NH3+ i le adsorbed zwitterionic glycine e mafai ona fa'amautu *CHO vaeluaga ona o le malosi o latou fegalegaleaiga, e pei o le hydrogen bonds.O le fa'aofiina o ions halide i totonu o le electrolyte o se tasi lea o auala e fa'aleleia ai mea fa'amalosi (91, 92).E pei ona fa'aalia i le Ata 5F, o le fua faatatau o le gaosiga o le C2H4 i luga o le plasma-activated Cu e mafai ona fa'ateleina fa'atasi ma le fesoasoani a mea fa'apipi'i halide.Na fa'aalia ai e sili atu le malosi o le I− ion nai lo le Br− ma le Cl−, e tusa ai ma le malosi fa'apipi'i tutusa o I−, Br−, ma Cl− i luga o le Cu(100) facet (91).E ese mai i halides, o le hydroxide ion na fa'aalia ai foi se aafiaga lelei i le filifilia o le C2H4.Talu ai nei, na lipotia mai ai e Sargent ma tagata faigaluega (33) le liua o le CO2-to-C2H4 ma le ~ 70% FE e faʻaaoga ai le potassium hydroxide (KOH) electrolyte (e oʻo atu i le 10 M) i totonu o se sela tafe.E pei ona faʻaalia i le Ata 5G, o le amataga o le CO ma C2H4 i le 10 M KOH electrolyte na sili atu ona maualalo pe a faʻatusatusa i le 1 M KOH.E le gata i lea, o le slopes Tafel (Fig. 5H) o le C2H4 na faʻaitiitia i le faʻatupulaia o le faʻaogaina o le hydroxide (135 mV sefulu tausaga-1 i le 1 M KOH ma le 65 mV sefulu-1 i le 10 M KOH), faʻaalia ai le fesuiaiga o le aofaʻi atoa- fuafua la'asaga.O fa'ai'uga a le Density functional theory (DFT) na fa'amaonia ai o le i ai o le hydroxides concentrated e mafai ona fa'aitiitia ai le malosi fa'amau o le CO intermediate ma fa'atuputeleina ai fo'i le le paleni o tau i le va o kaponi e lua i totonu ole OCCO intermediates.O se taunuuga, o le OCCO intermediate o le a atili faʻamautuina e ala i le malosi malosi o le tosina mai o le dipole, e taʻitaʻia ai le faʻaitiitia o le malosi faʻamalosia mo le CO dimerization, lea o le a faʻaleleia ai le faʻatinoga atoa.

C2+ oxygenates pei ole ethanol (CH3CH2OH) o se isi vaega tele o oloa ECR sili ona taua.O le gaosiga fa'apisinisi o le ethanol o se fa'agasologa malosi, lea e fa'aaogaina ai le tele o le ethylene po'o fa'ato'aga fa'ato'aga (40).O le mea lea, o le gaosiga o le ethanol poʻo isi C2 + oxygenates mai le CO2 e maua ai le tele o le tamaoaiga ma le siosiomaga.Talu ai ona o le fa'atupuina o le ethanol mai le ECR na fa'asoa se vaeluaga mulimuli ma le C2H4 o le *C2H3O (43), e mafai e le fa'asaoina o le hydrogen fa'atasi o lenei vaila'au ona fesuia'i ala ECR mai le C2H4 i 'ava malosi (64).Ae ui i lea, i le tele o faiga, o le filifiliga i le C2 + oxygenates e sili atu le maualalo nai lo hydrocarbons (31, 37, 39, 41, 42, 67).O le mea lea, i lenei vaega, o le a matou faʻamaonia le faʻaogaina o fuafuaga faʻataʻitaʻi eletise e mafai ona ausia le C2 + oxygenate FE sili atu i le 25%.

E pei ona talanoaina i luga, e mafai ona faʻaleleia lelei le faʻaogaina o le bimetallic catalysts le filifilia ma le gaioiga mo le gaosiga o le C2 + hydrocarbon.O se taʻiala tutusa ae le tutusa na faʻaaogaina foi e faʻaleleia ai le faʻaogaina o le electrocatalytic mo C2 + oxygenates (38, 93, 94).Mo se fa'ata'ita'iga, na fa'aalia e le Ag-incorporated Cu-Cu2O catalysts tunable ethanol selectivity, ma o le ethanol FE aupito maualuga e 34.15% (95).O le tuaoi biphasic i le vaega faʻafefiloi Ag-Cu alloy, nai lo le Ag / Cu atomic ratio, na faʻaalia o le mea autu mo le gaosiga filifilia o le ethanol.Talu ai ona o le nofoaga Cu e latalata tele i le Ag site i se faʻasologa faʻafefiloi vaega (Ag-Cu2OPB), o le fua faatatau o le faʻavaeina o le ethanol intermediates mo le faʻataʻitaʻiga faʻafefiloi vaega e mafai ona faʻalauiloaina pe a faʻatusatusa i le vaega-vavae tasi (Ag-Cu2OPS). ), e taʻitaʻia ai le gaosiga o le ethanol sili atu.E ese mai i le ethanol, Cu-Ag bimetallic NPs ua faʻaalia foi e faʻaliliu CO2 i acetate faʻatasi ai ma le faʻaopoopoga o le benzotriazole (93).I le -1.33 V versus RHE, o le FE o le acetate e 21.2%.E lua auala e mafai ona tali atu ai na fa'atulagaina i lenei tulaga: O le tasi e fa'avae i luga o le CO dimerization, ma le isi o lo'o i luga o le fa'aofiina o le CO, e fa'ailoa ai le taua tele o le fa'avaeina o le CO i luga o nofoaga Ag sites.O se faʻamatalaga tutusa na lipotia mai i Cu-Zn catalysts (Fig. 6, A ma B) mo le gaosiga o le ethanol (38).E ala i le fa'alogoina o mea o lo'o i totonu o le Zn-Cu fa'apipi'i fa'amalosi, o le fua faatatau o le ethanol ma le C2H4 FE e mafai ona fa'atonutonu lelei i le va o le 0.48 i le 6, e fa'ailoa mai ai le taua o nofoaga e fa'aleleia ai le CO mo le fa'avaeina o le okesene C2+.O le fa'atupuina o mea fa'apipi'i fa'afefiloi e ono fa'aosoina ai le a'afiaga o le matrix mea, atonu e le mana'omia i nisi taimi.O le mea lea, o se auala tuusaʻo e agai atu i le bimetallic catalysts atonu e sili atu ona fetaui mo nisi o oloa faʻatatau.Jaramillo ma tagata faigaluega (96) na fausia se faiga au-Cu bimetallic faafaigofieina, tuufaatasia e ala i le tuu sa'o o NP auro i luga o le polycrystalline Cu foil, e su'esu'e ai le aafiaga catalysis tandem.O le bimetallic Au-Cu na faʻaalia le filifilia ma le gaioioiga agai i le C2 + ava malosi, e sili atu le apamemea mama ma le auro, ma le uʻamea Au-Cu.Pe a fa'atusatusa i le Cu foil, o le bimetallic Au-Cu system na fa'aalia ai le fa'atuputeleina o le CO i le lotoifale ona o le i ai o Au NPs (Fig. 6C) o lo'o galue mo le gaosiga o le CO.Talu ai e le o malosi le auro mo le faʻaitiitia o le CO, o le faʻaleleia o le C2+ o le gaosiga o le ava malosi i luga o Au-Cu bimetallic catalysts na mafua mai i se masini faʻapipiʻi tutusa.Aemaise lava, NP auro e mafai ona maua ai le maualuga o le CO faʻapitonuʻu i tafatafa o le Cu surface.E soso'o ai, o le tele o molela'au CO i le lotoifale e mafai ona fa'aititia atili ile C2+ ava malosi e Cu.

(A i le C) Alloy aafiaga.(A) FE maualuga o le ethanol ma le C2H4 ma le fua faatatau FE o le ethanol ma le ethylene i luga o mea eseese Cu-Zn.(B) Fa'asa'o vaega o le ethanol o lo'o i ai i luga o u'amea eseese Cu-Zn.(A) ma le (B) o lo'o toe faia ma le fa'atagaga mai le American Chemical Society (38).(C) CO2 fa'aitiitiga ma CO fua faatatau evolution i auro, kopa, ma le Au-Cu bimetallic faiga.Toe faia ma le faatagaga mai le Nature Publishing Group (96).(D i le L) Morphology poʻo aʻafiaga faʻavae.(D) Fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga ole auala fa'ata'amilomilo uamea.(E ma F) SEM ata o le 100-cycle Cu i luma (E) ma le maeʻa (F) le faʻaitiitiga i lalo ole tulaga ECR.(G) TEM ma le vaega filifilia eletonika diffraction na fautua mai o le Cu (100) na faʻaalia ma le (H) malosi saoloto mo *OCCO ma *OCCHO faʻavae i luga ole Cu(100), Cu(111), ma Cu(211).(D) i le (G) o loʻo toe faia ma le faʻatagaga mai le Nature Publishing Group (42).(I) Fuafuaga o okesene ma hydrocarbons o se galuega o le gafatia i Cu(111), Cu(751), ma Cu(100).(J) Fa'amaopoopo numera mo Cu(111), Cu(100), ma Cu(751).(I) ma le (J) o lo'o toe faia ma le fa'atagaga mai le National Academy of Sciences (97).(K) Fuafuaga o le fa'agasologa o suiga mai Cu NPs i le kopa-pei o le kupita.Toe faia ma le faatagaga mai le National Academy of Sciences (98).(L) SEM ata o nanodendritic copper i luma ma ina ua uma le ECR.Toe faia ma le faatagaga mai le American Chemical Society (99).

O le faʻaalia filifilia o itu tioata mo electrocatalysts ua faʻaalia o se auala lelei ma tuusaʻo i le ausiaina o le faʻaleleia atili o le FE agai i oloa faʻapitoa ECR ma se auala taua mo le malamalama faʻavae.Faigofie ae mafai ona fa'atupuina le fa'avasegaina o fa'ama'i fa'amaisa ta'itasi e lu'itau.Fa'aosoina e le galvanostatic charging-discharging (GCD) procedure mo maa, na fausia ai e le matou vaega se auala uila uila (Fig. 6D) e filifili faʻaalia ai le facet tioata o le Cu catalyst (42).A maeʻa le 100 GCD cycles, na fausia ai se faʻapipiʻi tele Cu nanocube i luga o le Cu foil ma faʻaalia (100) faʻailoga (Ata 6, E i le G).O le 100-cycle catalyst na maua ai le C2+ alcohol FE atoa e sili atu i le 30% ma le C2+ alcohol density o lo'o i ai nei e sili atu i le 20 mA cm−2.Ae ui i lea, o le 10-cycle Cu faʻatasi ai ma le laʻititi laʻititi o le (100) facet na ofoina atu le C2 + ava malosi FE o le ~ 10%.O le faʻataʻitaʻiga a le DFT na faʻamaonia ai o le Cu (100) ma le laa (211) itu e sili atu ona lelei mo le C─C soʻotaga i luga ole Cu(111), e pei ona faʻaalia i le Ata 6H.O se faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga, epitaxial Cu ata faʻatasi ai ma itu eseese faʻaalia, ua faʻaaogaina e fuafua ai le faʻagaioiga-site motifs agai i le gaosiga o le okesene C2 + (Fig. 6I) (97).Talu ai e itiiti lava le fa'afuainumera o le CO* dimer e lata ane i le H* atoms i luga o se mea e to'aitiiti tuaoi, e mafai e nofoaga fa'amaopoopo maualalo maualalo ona taofiofia le fausia o hydrocarbons ma ta'ita'ia ai le fa'aleleia atili o le C2+ oxygenate FE ona e sili atu ona faigata ona fa'a'ele'ele. C─C faʻapipiʻi ECR vaeluaga i luga o lona pito (97).I le suʻesuʻega ata tifaga epitaxial Cu, na faʻamaonia e le au tusitala o le ECR i luga o le Cu (751) facet na faʻaalia ai le faʻaleleia o le oxygenate / hydrocarbon ratio.O lenei faʻaleleia e mafai ona tuʻuina atu i luga o le Cu atom geometry o faʻailoga Cu eseese ma le numera tuʻufaʻatasia maualalo maualalo (Fig. 6J), lea e faʻamaopoopoina ai le Cu atom, faʻatasi ma le lua, fa, ma le ono tuaoi lata ane i Cu(751), Cu(100), ma Cu(111) itu.Sa fa'aogaina fo'i le toe fa'aleleia o morphology in situ e fa'aleleia ai le C2+ oxygenate FE.Na fausia e Yang ma tagata faigaluega (98) se fa'aputu-pei-kupa malosi (98), lea na fa'aalia ai le fa'aleleia atili o le fa'atinoga o feso'ota'iga C─C.I auiliiliga, monodisperse Cu NPs (6.7 nm) faatasi ai ma uta eseese na teuina i luga o le lagolago pepa carbon e fai ma faʻamalosi mo le ECR.E manino lava, o le faateleina o le FE o le C2 + oxygenates na matauina i le faʻateleina o le utaina o le Cu NP.Na fa'aalia o Cu NPs ua tumu i lalo o tulaga maualuga o uta na faia i totonu o le tulaga o suiga i le taimi o le ECR, lea na mulimuli ane faia ai fa'aputu-pei morphologies (Ata 6K).O lenei fausaga fou na maua na maua e sili atu le malosi o le electrocatalytically.O le su'esu'ega a Tafel na fautua mai ai o le CO dimerization o le la'asaga fua lea mo le fa'avaeina o oloa C2, ae o le n-propanol na fa'aalia ai se ala tu'ufa'atasi i totonu o lenei faiga fa'atosina.Nanodendritic copper o se isi faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaalia ai le taua o le puleaina o le morphology mo le gaosiga o le okesene C2 + (99).I se faapuupuuga, o le aofaʻi o le FE o le nanodendrite apamemea faʻamalamalama lelei (Fig. 6L) mo le C2 + ava malosi e tusa ma le 25% i le -1.0 V versus RHE.E mafai ona ausia se n-propanol FE mataʻina o le 13% i le -0.9 V. Mafaufau i le maualuga o le gaioiga o le Cu atom, o loʻo faʻavae i luga o le kopa catalysts e mafatia i taimi uma mai le faʻaleagaina o le fausaga i le taimi o le ECR, aemaise lava i le maualuga maualuga, lea, i le isi itu, e tau atu i le mativa. mautu.Ae ui i lea, o sea nanodendritic copper na faʻaalia lelei le mautu mo le gaosiga o le ava malosi, faʻaalia ai le ava malosi FE o le ~ 24% i luga ole 6 itula.

O faaletonu o electrocatalysts, e pei o avanoa atomu ma dopants, faʻaalia le avanoa e faʻapipiʻi ai le faʻaogaina o le ECR intermediates ma, o le mea lea, filifili faʻaleleia le ala tutusa agai i oxygenates (29, 43, 100).O le faia o le *C2H3O o se fa'ata'ita'iga, o le fa'ata'ita'iga mulimuli lea e ono mafai mo le gaosiga o le ethylene ma le ethanol, Sargent ma tagata faigaluega (43) su'esu'e le vaega o fa'aletonu i totonu o le atigi-Cu electrocatalyst i auiliiliga.Na latou fa'aalia fa'apea o le fa'aogaina o pa puipui mo le ethylene ma le ethanol e tutusa i le amataga o le C─C coupling stage (0.5-V overpotential) (Fig. 7A).I lalo o se tulaga faapena, o le fa'aofiina o le avanoa 'apamemea o le a fa'atupula'ia ai le malosi o le malosi mo le fa'avaeina o le ethylene, ae na te le'i fa'aalia se aafiaga i le gaosiga o le ethanol (Ata. 7B).Peita'i, e pei ona fa'aalia i le Ata 7C, e mafai ona fa'atupula'ia tele le pa puipui o le malosi mo le auala ethylene, ma fa'aletonu ai le vevela.Ae ui i lea, o sea suiga na faʻaalia ai se aafiaga faʻatauvaʻa i le ala o le ethanol.O lenei fa'alavelave na fa'amaonia atili fa'ata'ita'i.O se atigi autu o loʻo faʻatulagaina Cu2S-Cu ma le tele o avanoa avanoa (Cu2S-Cu-V; Ata 7D) na faʻapipiʻiina.O le fua faatatau o le ava malosi i le ethylene na siitia mai le 0.18 i luga ole Cu NPs i le 0.34 i luga ole Cu2S-Cu e leai ni avanoa ona sosoo ai lea ma le 1.21 ile Cu2S-Cu-V, e ui lava o le aofaʻi o FE o oloa C2 + mo catalysts uma na tumau tutusa (Fig. 7E) .O lenei faʻamatalaga na faʻaalia ai o le faʻalauiloaina o le filifilia o le ava e fesoʻotaʻi ma le taofiofia o le gaosiga o le ethylene, e ogatasi ma le DFT iʻuga.E le gata i lea, e sili atu ona taua le fa'ainisinia fa'aletonu mo le fa'atosina kaponi e leai se u'amea talu ai e le o fa'agaoioia mea kaponi mama mo ECR.Dopants pei o le nitrogen ma le boron ua faʻaaogaina e sui ai le fausaga faʻaeletoroni o se faʻamalosi faʻavae carbon (31, 43, 100).Mo se faataitaiga, nitrogen-doped nanodiamond (NDD) ata tifaga i luga o le silicon substrate na devolved e Quan et al.(29) mo le gaosiga o le acetate filifilia mai le ECR (Fig. 7F).Ole malosi ole acetate na maualalo ile -0.36 V versus RHE faʻaaogaina se NDD catalyst, ma le FE mo acetate e sili atu nai lo le 75% i se tulaga gafatia mai le -0.8 i le -1.0 V versus RHE.Ina ia malamalama i le amataga o sea faʻaleleia atili, NDD / Si electrodes faʻatasi ai ma mea faʻapitoa o le nitrogen poʻo ituaiga o meaola oona na saunia ma suʻesuʻeina (Fig. 7G).Na faaiʻuina e le au tusitala o le maualuga o le faatinoga o le NDD / Si catalyst mo ECR e mafai ona mafua ona o lona maualuga maualuga mo le hydrogen evolution ma le N doping, lea na matua malosi ai le N-sp3C ituaiga mo le gaosiga o le acetate.O fa'amaumauga fa'aeletonika ma alaleo infrared in situ na fa'aalia ai o le auala autu mo le fa'avaeina o le acetate atonu o le CO2 → *CO2− → *(COO)2 → CH3COO−.E ese mai i le nitrogen, o le boron o se isi heteroatom suʻesuʻeina lelei e faʻatonutonu ai le fausaga eletise o nanodiamond.Ae peitai, boron-doped nanodiamond (BDD) sili ona faaitiitia CO2 i formaldehyde po o formate (101).E le gata i lea, na faʻaalia e Quan ma tagata faigaluega (102) o le boron ma le nitrogen co-doped nanodiamond (BND) na faʻaalia le faʻaogaina o le ECR, lea e mafai ona faʻatoʻilaloina le tapulaʻa o le BDD ona filifili ai lea o le ethanol.BND1, BND2, ma BND3 catalysts faatasi ai ma le eseese o le nitrogen i totonu ma tutusa tulaga boron doping sa saunia.E pei ona faʻaalia i le Ata 7H, o le maualuga o le filifilia o le ethanol e oʻo atu i le 93% e mafai ona ausia i luga o le BND3 catalyst i le -1.0 V versus RHE, o loʻo i ai le maualuga o le nitrogen doping.O le faʻatusatusaga faʻapitoa na faʻaalia ai le faʻaogaina o le C─C i luga o le BND sa sili ona lelei, lea na faʻamalosia ai e le boron atom le puʻeina o le CO2 ma le nitrogen dopant na faʻafaigofieina le hydrogenation o le vaeluaga agai i le ethanol.E ui lava na mafai e le heteroatom-doped nanodiamond ona liua CO2 i le telecarbon oxygenates ma le maualuga o le filifilia, o lona gaioiga ECR e matua faʻatapulaʻaina ona o le faʻagasologa o le faʻaogaina o le totogi (o le taimi nei e itiiti ifo i le 2 mA cm−2).O mea e fa'atatau i le graphene e mafai ona avea ma fofo talafeagai e fo'ia ai fa'aletonu o fa'atamaimane fa'avae.O le mea moni, o le pito pyridinic N nofoaga i le graphene layer ua avea ma nofoaga galue mo C─C soʻotaga (103).E mafua lenei mea ona o le i ai o le pyridinic N i nofoaga pito e mafai ona liua CO2 i le CO, lea e mafai ona faʻapipiʻi atili i le C2 + mole (Fig. 7I).Mo se fa'ata'ita'iga, o le *C2O2 intermediate e mafai ona fa'amautu i le carbon-doped carbon lea o lo'o fa'apipi'i ai le lua C atoms i le pyridinic N ma lona fa'atasi C atom, fa'asologa (103).Ona fa'amaonia lea o le valo'aga fa'apitoa i le fa'aogaina o le fa'aogaina o le graphene quantum dot (NGQD) (31).Ina ua uma le pulverization o nitrogen-doped graphene pepa (1 i 3 μm) (Fig. 7J), 1- i 3-nm NGQDs na maua lea na faateleina ai le density o pyridinic N i nofoaga pito e tolu poloaiga o le tele.I le -0.78 V fa'asaga i le RHE, o le maualuga o le FE mo C2 + okesene e mafai ona o'o atu i le 26%.E le gata i lea, e pei ona faʻaalia i le Ata 7K, o le vaega o loʻo i ai nei mo le C2 + oxygenates e latalata ile 40 mA cm-2 i le -0.86 V versus RHE, lea e sili atu le maualuga nai lo le nanodiamond ua suia.I le faatusatusaga, N-free graphene quantum dots ma le N-doped graphene oxide, lea o loʻo faʻaalia ai le pito i lalo ole pito pito i lalo ole pyridinic N, e masani ona maua mai H2, CO, ma le formate.

(A i le C) Gibbs malosi fua mai le *C2H3O i le ethylene ma le ethanol mo le 'apamemea, 'apamemea ma le avanoa, ma le 'apamemea ma le 'apamemea avanoa ma le sulfur i lalo.(D) Faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le Cu2S-Cu-V catalyst.(E) FE o C2+ ava malosi ma ethylene, fa'apea fo'i ma le fua faatatau FE o 'ava mālosi i alkenes.(A) i le (E) o loʻo toe faia ma le faʻatagaga mai le Nature Publishing Group (43).(F) SEM ata o le NDD.(G) Fuafuaga o gaosiga o le acetate ma le faʻapipiʻiina i luga ole NDD faʻatasi ai ma mea eseese o le nitrogen.i %, atomic %.(F) ma le (G) o lo'o toe faia ma le fa'atagaga mai le American Chemical Society (29).(H) FE mo NDD, BDD, ma BND i le −1.0 V. Toe faia ma le faatagaga mai ia John Wiley ma Sons (102).(I) Faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o nofoaga gaogao mo C─C soʻotaga i NGQDs.(I) ua toe faia ma le faatagaga mai le American Chemical Society (103).(J) ata TEM o NGQDs.Fua fa'amau, 1 nm.(K) Fa'ato'aga o lo'o iai nei mo oloa eseese o lo'o fa'aaogaina NGQDs.(J) ma le (K) o lo'o toe faia ma le fa'atagaga mai le Nature Publishing Group (31).

I tua atu o electrocatalysts, electrode ma catalytic reactor architecture design o loʻo iai se isi auala aoga e faʻaleleia ai le faʻatinoga o le ECR, aemaise lava mo le gaosiga o le gaosiga ma le malosi.Ua tele ni fa'aleleia atili na faia i le mamanu ma le fa'atupuina o faiga fou e fa'aitiitiga eletise ina ia maua ai le gaosiga C2+ sili ona lelei.I lenei vaega, o le a tatou talanoaina auiliili ECR electrode / reactor mamanu.

O sela H-ituaiga e faʻaaogaina tele i suʻega faʻataʻitaʻiga, pe a fua i la latou faʻapotopotoga faʻapitoa, faigofie le faʻaogaina, ma le tau maualalo.O sela ua faʻapipiʻiina i cathode tutoʻatasi ma potu anode e fesoʻotaʻi i se membrane faʻafefe-ion (104, 105).O le tulaga le lelei muamua o lenei H-ituaiga cell o le maualalo o le CO2 solubility i le aqueous electrolyte, lea e na o le 0.034 M i lalo o tulaga ambient, e oʻo atu ai i le faʻatapulaʻaina o le CO2 faʻaititia o le densities i le taimi nei o j <100 mA cm−2 (64).E le gata i lea, o isi faʻafitauli faʻapitoa, e aofia ai le faʻatapulaʻaina o le eletise eletise ma le tele o le interelectrode mamao, ua le mafai ona ausia manaoga faʻatupulaia o suʻesuʻega (105, 106).Mo le gaosiga o oloa C2 +, o sela H-ituaiga e masani ona faʻaalia le maualalo o le filifilia i lalo o le maualuga o le malosi, faʻataʻitaʻiga, 32% mo ethylene i -0.98 V versus RHE (107), 13.1% mo n-propanol i -0.9 V versus RHE (99), ma 20.4% mo le ethanol i le −0.46 V versus RHE (108), ona o le fa'atauvaina o le hydrogen evolution.

Ina ia foia ia mataupu o loʻo i luga, sa faʻatulagaina le faʻafefe o le tafe (15, 109).I totonu o sela tafe, e mafai ona faʻaaogaina saʻo le CO2 kasa e fai ma meaʻai i le cathode, ma faʻapena ona faʻaleleia atili le faʻasalalauina ma le gaosiga o fua (104, 110).Ata 8A o loʻo faʻaalia ai le fausaga masani o se sela tafe, lea na avea ai se polymer electrolyte membrane (PEM) e fai ma separate electrode lea e faʻapipiʻiina i le va o alavai tafe e lua.O le fa'atosina o lo'o fa'aogaina i luga o le kesi fa'asalalauina eletise (GDE) e fai ma fa'aeletise cathode, lea e fafaga sa'o ai le kesi CO2.O le catholyte, e pei o le 0.5 M KHCO3, o loʻo faʻaauau pea ona tafe i totonu o le mea manifinifi i le va o le eletise eletise ma le PEM.E le gata i lea, o le itu o le anode e masani ona faʻasalalau faʻatasi ma se electrolyte vai mo le okesene evolution reaction (43, 110).Pe a faʻatusatusa i sela H-ituaiga, o nei sela e faʻavae i luga o le membrane e faʻaalia ai le sili atu o le faʻatinoga o le ECR.Mo se faʻataʻitaʻiga, Sargent ma tagata faigaluega (43) suʻesuʻeina le faʻatinoga o le ECR o le Cu2S-Cu-V catalyst i le H-type cell ma le tafe o le cell, e pei ona faʻaalia i le Ata 8 (B i E).I le fa'aogaina o sela H-ituaiga, o le maualuga o le FE mo C2 + oloa e 41% fa'atasi ai ma le aofa'i atoa o lo'o iai nei ~ 30 mA cm−2 i lalo o le -0.95 V versus RHE.Ae ui i lea, o le FE mo C2 + oloa na siitia i le 53% faʻatasi ai ma le aofaʻi o le taimi nei e faigofie ona sili atu i le 400 mA cm−2 i lalo o le -0.92 V versus RHE i totonu o se faiga tafe.O le fa'aleleia atili o le fa'atinoga o le fa'aogaina o le fa'a'ave'esega e mafai ona fa'atatau i le fa'alauteleina o le fa'asalalauina o le CO2 ma le fa'asaoina o itu, e mafua mai i le kasa-electrolyte-catalyst triple-interface architecture.

(A) O se ata o le faʻaogaina o le eletise faʻatasi ma le faʻaogaina o le faʻaogaina o le faʻaogaina o le eletise-electrolyte.(A) ua toe faia ma le faatagaga mai ia John Wiley ma Sons (30).(B i le E) Fa'atusatusaga o le fa'atinoga o le ECR i le fa'aogaina o le H-type cell ma le tafega.(B) i le (E) o loʻo toe faia ma le faʻatagaga mai le Nature Publishing Group (43).(F i le H) Eseese electrolytes faʻaaogaina i sela tafe faʻatusatusa i le faʻatinoga o le ECR.(F) i le (H) ua toe faia ma le faatagaga mai ia John Wiley ma Sons (30).(I i K) Fa'atulagaga ma le mautu o le fa'atinoga o le fa'aeletise fa'asalalau kasa fa'avae polymer.(I) i le (K) o lo'o toe faia ma le fa'atagaga mai le AAAS (33).

O le leai se gap cell o se isi vasega fa'atupula'ia o electrolyzers, lea e aveese atili ai ala tafe i sela tafe ma fetaomi lua electrodes faatasi ma se ion-fesuiaiga membrane i le va.O lenei fa'atulagaga e mafai ona fa'aitiitia ai le tele o le felauaiga ma le fa'aliliuina o le eletise ma fa'aleleia atili ai le malosi, ma fa'afaigofie ai i fa'aoga fa'atino (110).O mea fa'afefete e fafaga i le cathode e mafai ona avea ma CO2-saturated catholyte po'o le CO2 fa'amama.O le ausa vai po'o le vai eletise e fa'atulafonoina e fafaga i le anode mo le fa'asa'olotoina o le proton e totogi ai le tau mo le fa'aitiitiga o ituaiga CO2 (111).Gutiérrez-Guerra et al.(109) suʻesuʻeina le faʻatinoga o le Cu-AC hybrid catalyst i le zero gap cell ma lipotia mai o le acetaldehyde o le oloa autu lea ma le maualuga o le filifilia o le 60%.I le avea ai o se isi faʻamanuiaga o lenei masini, e matua faigofie lava ona faʻamalosia le tafega o le reactant ma faʻaleleia atili le faʻaogaina o le CO2 i le lotoifale, ma mafua ai le tele o le taimi nei ma le maualuga o le tali (110).Ae ui i lea, o le faʻavavevaveina o le fesuiaiga o le ion i totonu ole sela gap e foliga mai e faʻafefe ai le catholyte, suia le tali atu i le H2 evolusione nai lo le faʻaitiitia o le CO2 (112).Ina ia foʻia lenei faʻafitauli, na faʻapipiʻi ai e Zhou ma tagata faigaluega (112, 113) se paʻu paʻu faʻatasi ma se eletise eletise eletise i le va o le cathode ma le membrane e faʻamautu ai le pH talafeagai i tafatafa o le cathode mo le faʻaitiitia o le CO2.E ui lava o oloa C2+ eseese na maua i luga o le faavae o sela e leai se avanoa, e aofia ai le acetone, ethanol, ma le n-propanol, o FE o loʻo maualalo pea.O le tele o su'esu'ega lipoti e taula'i pea i oloa C1 e aofia ai le itiiti ifo o numera o le proton ma le fa'aliliuina eletise i le taimi o le fa'aitiitiga o le tali.O le mea lea, o le faʻaogaina o le leai se gap cell mo oloa C2 + o loʻo i lalo o felafolafoaiga (110).

E le gata i lea, microfluidic electrolytic cell (MECs) o se ituaiga sili ona manaia electrolyzer configuration na atiae e Kenis ma tagata faigaluega (39, 114).I totonu o lenei masini, ua suia le membrane i se avanoa manifinifi (<1 mm i le mafiafia) ua tumu i le tafe electrolyte vaitafe e vavae ese ai le anode ma cathode.E mafai ona vave sosolo atu mole mole CO2 i totonu o le eletise-electrolyte interface e lata ane i le cathode, ma o GDE tumau e lua e faʻafefe e ala i le tafe eletise.Pe a faʻatusatusa i sela o loʻo faʻavae i luga o le membrane, MECs e le gata ina aloese mai le tau maualuga o le membrane ae faʻaitiitia ai foi le puleaina o le vai, lea e faʻatatau i le anode mago ma cathode lolovaia pe a faʻaogaina i le maualuga o loʻo iai nei ona o le toso osmotic o mole vai faatasi ai ma felauaiga o le proton mai le anode i le cathode i luga o le membrane (115).E pei ona tatou iloa, e ui lava i tulaga taualoa ma taunuʻuga, o se numera laʻititi o suʻesuʻega ua ausia C2 + oloa i uluai MECs.Masalo e mafua mai i le "opeopea" aafiaga o protons e fausia i le anode e faigofie ona tafe mai le cathode lata ane pe fufulu ese e le electrolyte tafe, nai lo le auai i le tele o le proton e manaʻomia le faʻatulagaina o le C2 +.O le taumatematega e mafai ona faʻamaonia e le faʻataʻitaʻiga lea.I le 2016, Kenis ma le au faigaluega (31) lipotia le faʻaitiitia manuia o le CO2 i le C2 + oloa i luga o se MEC faʻaleleia ma le membrane, lea e mafai ai e NGQDs ona faʻaitiitia mole CO2 i le C2 + ma le 55% FE (31% mo le ethylene, 14% mo ethanol, 6% mo acetate, ma le 4% mo le n-propanol) i se gafatia faʻaaogaina o -0.75 V versus RHE i le 1 M KOH solution.E taua le fa'ailoa atu o se siosiomaga electrolyte e mafai ona matua a'afia ai le filifilia o oloa.Mo se faʻataʻitaʻiga, na faʻapipiʻiina e Jiao ma tagata faigaluega (30) se nanoporous Cu catalyst ona faʻataʻitaʻiina lea o lona faʻatinoga o le ECR e faʻaaoga ai electrolytes eseese (KHCO3, KOH, K2SO4, ma KCl) i se MEC faʻavae membrane.Na latou faʻaalia o le faʻaitiitia o le CO2 i le alkaline electrolyte (KOH) o loʻo faʻaalia ai le maualuga C2 + filifilia ma le maualuga o loʻo i ai nei, e pei ona faʻaalia i le Ata 8 (F ma G).I le -0.67 V versus RHE i le 1 M KOH electrolyte, o le mauaina o le FE mo C2 + e oʻo atu i le 62% faʻatasi ai ma se vaega o loʻo i ai nei 653 mA cm−2, o se tasi lea o maualuga maualuga o loʻo i ai nei ua lipotia i le faʻaitiitia o le CO2 eletise. agai atu i oloa C2+.Ethylene (38.6%), ethanol (16.6%), ma le n-propanol (4.5%) o oloa autu C2 + ma se vaega itiiti o le acetate.Na latou faailoa mai foi o loʻo i ai se fesoʻotaʻiga malosi i le va o le pH fuafuaina ma le FE mo oloa C2 +: O le maualuga o le maualuga o le pH, o le maualuga o le densities o loʻo i ai nei ma le C2 + oloa e maua mai, e pei ona faʻaalia i le Ata 8H.O le fa'atusatusaga fa'apitoa na fa'ailoa mai e mafai ona fa'afaigofieina le feso'ota'iga C─C (31).

I le faaopoopo atu i le faʻaogaina o le eletise, o le electrolyte e faʻaaogaina i masini eletise eseese e mafai foi ona matua suia ai oloa ECR mulimuli.E pei ona matou taʻua i luga, e masani ona faʻaaogaina vaifofo KOH sili ona alkaline i sela tafe ma sili atu le lelei nai lo le H-ituaiga sela.E mafua mai i le mea moni e mafai e le KOH electrolyte ona maua ai le maualuga o le electrolyte conductivity, faʻaitiitia le tetee ohmic i le va o le paʻu eletise manifinifi i luga o le faʻamalosi ma le tele o le eletise, ma faʻaititia atili ai le manaʻomia mo le C2 + faʻavae (31).O faʻamaumauga a le DFT e faʻamaonia atili ai o le i ai o OH− ions e mafai ona faʻaititia ai le malosi mo le CO dimerization, ma faʻamalosia ai le C2 + faʻavae ma taofia le tauvaga mai le C1 ma le H2 faʻavae (30, 33).Ae ui i lea, e le mafai ona faʻaaogaina le KOH alkaline e fai ma eletise i sela H-ituaiga.E mafua ona o le CO2 o le a vave ona tali atu i vaifofo KOH ma mulimuli ane faia se vaifofo bicarbonate ma le pH le mautonu i sela H-ituaiga (30).I totonu o sela tafe, peitaʻi, o le taimi lava e sosolo atu ai le CO2 i le GDE, o le CO2 molelaʻau o le a faʻaumatia i le vaega tolu tuaoi (CO2-catalyst-electrolyte) e fausia vave ai oloa faʻaitiitia.E le gata i lea, o le le lelei o le faʻaogaina o le eletise e mafai ona vave faʻateleina le pH i luga o le eletise i le faʻaogaina o le eletise eletise, ae o le electrolyte tafe o le a faʻafouina le luga ma faʻaitiitia ai le fesuiaiga o le pH i le electrolyte (33, 116).

E pei ona taʻua i luga o le ECR o se faʻasalalauga-pulea faʻasalalauga, o le maualuga o le mamafa o le gaioiga e mafai foi ona faʻaleleia atili ai le tele ma le faʻaogaina o le CO2.O mea faʻaoso maualuga masani e tutusa ma le uʻamea uʻamea, lea e mafai ai ona faʻafeiloaʻi le CO2 maualuga (e oʻo atu i le 60 atm) i totonu o le sela, e oʻo atu ai i se faʻatupulaia mataʻina i le FE ma le mamafa o loʻo iai nei o le C2 + (117). , 118).Sakata ma tagata faigaluega (119) na faʻaalia e mafai ona faʻaleleia le mamafa o loʻo i ai nei i le 163 mA cm−2 i lalo o le 30 atm i luga o le Cu electrode ma le ethylene o le oloa tele.O le tele o mea faʻapipiʻi (faʻataʻitaʻiga, Fe, Co, ma Ni), e aunoa ma se gaioiga mo le gaosiga o le C2 + i le mamafa o le ambient, e mafai ona faʻaititia le CO2 i le ethylene, ethane, propane, ma isi oloa maualuga C2 + i le maualuga o le mamafa.Ua faʻaalia o le filifilia o oloa e faʻalagolago lava i le CO2 mamafa i le auala e suia ai le avanoa CO2 i luga o le eletise (117, 120).O oloa fa'aitiitiga autu e suia mai le H2 i le hydrocarbons (C2+ aofia ai) ma mulimuli ane i le CO/HCOOH fa'atasi ai ma le fa'ateleina o le mamafa o le CO2.Ae maise lava, o le CO2 mamafa e tatau ona mata'ituina ma le toto'a ona o le maualuga pe maualalo o le CO2 omiga o le a fa'aosofia ai le maualuga pe fa'atapula'aina le fa'asalalauina o le CO2, lea e foliga mai e fiafia i le gaosiga o le CO/HCOOH po'o le H2.E na'o se aofa'i fetaui o le CO intermediate ma le mamafa o lo'o i ai nei e fa'atupuina i luga o le eletise e mafai ona fa'afaigofieina le fa'aogaina o le feso'ota'iga C─C ma fa'aleleia le filifilia o oloa C2+ (119).

O le mamanuina o se eletise fou ma fausaga maualuluga o se isi itu taua e faʻaleleia ai le gaosiga C2 + filifilia.I le amataga, o le galuega electrodes o nonporous pepa uʻamea ma mafatia i le telegese fesiitaiga (26, 105).O le iʻuga, na tuʻuina atu le GDE e faʻaitiitia ai le le lelei o le gaioiga o le cell e ala i le tuʻuina atu o auala hydrophobic e faʻafaigofie ai le faʻasalalauina o le CO2 i mea faʻapitoa (121).O le GDE masani e masani ona aofia ai le faʻapipiʻi faʻapipiʻi (CL) ma le kesi faʻasalalau (GDL), e pei ona faʻaalia i le pito i lalo o le Ata 8A (30, 33).O le gas-liquid-catalyst interface na fausia i le GDE e taua tele e faʻaleleia ai le gaioiga o le cell.O le GDL fa'apipi'i ma mea fa'apolo (e masani lava o pepa kaponi) e mafai ona maua ai le tele o auala CO2 ma fa'amautinoa ai le saoasaoa o le fa'asalalauina o le eletise.E galue foi o se ala feoaiga e maualalo le tetee mo protons, electrons, ma faʻaititia oloa mai le CL i le electrolyte (121).Pa'u pa'u, airbrushing, ma electrodeposition o tekinolosi masani mo le saunia o GDEs (122).Catalysts faʻapotopoto faʻatasi ma GDE ua maeʻa suʻesuʻeina i le CO2 electroreduction i C2 + oloa.Ae maise lava, o sela tafe ua taʻua i luga ma faʻatinoga lelei e faʻatasi uma ma GDEs.I le amataga o le 1990, na lipotia mai e Sammells ma tagata faigaluega (123) na ausia e GDE le maualuga o le FE o le 53% mo le ethylene ma le maualuga maualuga o le 667 mA cm−2.O le fa'aleleia atili o le filifilia ole ethylene ma le ethanol ose lu'itau tele lea e fa'apipi'i fa'atasi i fa'aupu fa'avae Cu ona o latou ala fa'ainisinia e tutusa lelei.E le gata i lea, e taua le faailoa atu o le maualuga o le gaosiga ma le filifilia o le ethylene pe a faatusatusa i le ethanol ua matauina i luga o le GDE e faavae i le Cu (25, 36).Gewirth ma tagata faigaluega (36) na faʻaalia se FE sili ona lelei o le 60% mo le ethylene ma se FE faʻafefe mo le ethanol o le 25% i luga o le electrodeposited Cu-Ag GDE, pe a oʻo i le 300 mA cm−2 i le -0.7 V versus RHE.O se galuega e seasea maua na ausia ai se filifiliga maualuga i le tele o le taimi nei density.O lenei su'esu'ega o lo'o fa'ailoa mai ai o le GDE-fa'aofiina eletise e maua ai se avanoa fa'amoemoe mo le fa'alogoina o ala o tali, lea e mafai ai ona maua le filifilia o oloa fa'aititia i le maualuga o le taimi nei.

O le mautu o GDEs o se mataupu taua foi e tatau ona faʻatalanoaina ona o le faʻatinoina o se taimi umi e manaʻomia e iloa ai le faʻaogaina o le faʻaogaina o sela tafe.E ui lava i le mataʻina o le CO2-to-C2 + faʻatinoga na ausia ma GDE, o loʻo faʻaletonu pea le mautu ona o le vaivai o le faʻaogaina o masini o le catalyst, GDL, ma faʻamau faʻapipiʻi (77, 124).E ono suia le kaponi o le GDL mai le hydrophobic i le hydrophilic i le taimi o le electrochemical reaction ona o le faʻamaʻi faʻamaʻi na tupu i le maualuga o le malosi, lea e oʻo atu ai i lologa i le GDL ma faʻalavelaveina auala faʻasalalau CO2 (33).Ina ia foia lenei faʻafitauli, na tuʻufaʻatasia e le au suʻesuʻe faʻaputuga hydrophobic o polytetrafluoroethylene (PTFE) i totonu o GDEs.Pe a faatusatusa i le hydrophilic Nafion, o se vaega hydrophobic PTFE renders se tulaga mautu umi umi (33).Sargent ma tagata faigaluega (33) faʻapotopotoina se Cu catalyst i le va o PTFE vavae ese ma carbon NPs, lea e mafai ai e le hydrophobic PTFE layer ona faʻaogaina le NPs ma le graphite layers, ma faʻapea ona fausia ai se atinaʻe eletise mautu (Fig. 8, I ma J).O le i'uga, o le FE mo le gaosiga o le ethylene na fa'atupula'ia i le 70% i le 7 M KOH solution i densities o lo'o iai nei o le 75 i le 100 mA cm−2.O le umi o le ola o lenei masini faʻafefe na faʻalauteleina i le sili atu i le 150 itula ma le leiloa o le ethylene selectivity, lea e 300-pii le umi nai lo GDE masani, e pei ona faʻaalia i le Ata 8K.O sea fausaga sanuisi ua faʻaalia o se GDE sili ona lelei.Mo se fa'ata'ita'iga, o Cui ma tagata faigaluega (124) na mamanuina se fausaga fa'a-tolu fa'atasi ma se fa'aeletise malosi e tipiina e ni ata polyethylene nanoporous hydrophobic e lua.Ole pito pito i fafo ole hydrophobic e mafai ona fa'agesegese le fa'afefe o le electrolyte mai le vaifofo tele, e o'o atu ai i le mautu, maualuga le pH fa'apitonu'u i luga o le eletise galue.O le faʻaleleia atili o le va o le interlayer, lea e mafai ona faʻaleleia le CO2 felauaiga ma adsorption, e taua foi i sea mamanu (124).Talu ai nei, ua tuʻufaʻatasia foi le carbon nanotubes i totonu o le GDE ona o le maualuga o le porosity, lelei le amio, ma le hydrophobicity, lea e mafai ona faafaigofieina ai le eletise ma le tele o felauaiga (77).

E ui lava i le alualu i luma fiafia i luga ole ECR, e seasea ona iai ni fuafuaga mo le tau maualalo, tetele C2+ gaosiga o oloa (125).I lenei laʻasaga, o luʻitau ma avanoa o loʻo tutusa e malamalama ai i le faʻaogaina o faiga a le ECR ma faʻatau pisinisi lenei tekinolosi faʻamaonia.

I le avea ai o se fofo matagofie e tapunia ai le carbon loop ma teu ai le malosi faʻafouina, e pei o le matagi ma le la, ua tele le alualu i luma ua faia e ausia ai le lelei o le liua CO2 i le tele o tausaga ua tuanaʻi.E ui o le malamalama o faiga e fesoʻotaʻi ma le ECR ua oʻo mai i se auala umi talu mai ona uluai aso (126), o le C─C soʻotaga e ala i le ECR agai atu i le C2 + oloa e mamao lava mai le sauni mo le faʻaaogaina.I lenei iloiloga, na matou vaʻavaʻai auʻiliʻili i taʻiala o loʻo i ai nei e mafai ona faʻalauteleina le filifilia ma le gaosiga o fua mo C2 + oloa e ala i le ECR, e aofia ai le faʻaogaina lelei, faʻaogaina o le eletise, tulaga eletise, ma le faʻaogaina o le eletise / reactor design.

E ui lava i taumafaiga uma na tuʻuina atu i totonu o le ECR, o loʻo i ai pea le tele o faʻafitauli i le taimi nei catalysts ma le ECR system e tatau ona faʻatalanoaina aʻo leʻi faʻatauina le ECR.Muamua, e pei o le faʻamalosia faʻamalosi e iloa lelei C─C soʻotaga, Cu mafatia mai faafitauli ogaoga mautu, aemaise lava i le aqueous electrolyte, ma e seasea ola mo 100 itula ona o lo latou gaogao maualuga atomu, vaega aggregation, ma le faaleagaina fausaga i lalo o tulaga ECR.O le mea lea, o le auala e ausia ai le mautu umi-vaitaimi e faʻaaoga ai le faʻaogaina o le Cu-faʻavae o se luʻitau tatala.O le fa'amauina o le fa'avae Cu i luga o le lagolago fa'apitoa ma feso'ota'iga malosi atonu o se ta'iala fa'atuatuaina e fa'asao ai le fa'aputuga fa'aoso/morphology ma fa'apena ona fa'atuputeleina ai le umi o le olaga.E le gata i lea, o le faʻaaogaina o se polymer membrane electrolyte e sui ai le vaifofo vai i le taimi o le ECR atonu e mafai ona faʻaleleia atili ai le mautu o le Cu-based catalyst.E le gata i lea, mai le vaaiga o catalysts, in situ / in operando characterization techniques and theoretical modeling e tatau foi ona faʻaaogaina e mataʻituina ma malamalama ai i le faʻaleagaina o le faʻatinoga, o lea, i le isi itu, taofia le faʻaleagaina ma le oona o le catalyst i tulaga maualalo.O le isi mataupu taua o le ECR catalysts e tatau ona faʻatalanoaina o le faʻaogaina lea o le synthesis protocol e mafai mo le gaosiga tele.I lea itu, e sili atu le fa'afaigofieina o faiga fa'akomepiuta i le fa'aogaina o mea'ai e maua lautele.

Lona lua, o le gaosia o le C2 + okesene mai le ECR e masani lava ona fefiloi ma solutes (eg, KHCO3 ma KOH) i le electrolyte mo masani H- po o tafe-cell reactors, lea, e ui i lea, e manaʻomia ai le vavaeeseina faaopoopo ma le faʻagasologa o gaioiga e toe faʻaleleia ai vai mama suauʻu vaifofo i totonu. fa'atinoga fa'atino.I le taimi lava e tasi, o le C2 + hydrocarbons ua faʻaleleia e faʻafefiloi foi ma le H2 ma le CO2 totoe.O le mea lea, o se faiga tuueseese taugata e manaʻomia mo tekinolosi ECR o loʻo iai nei, lea e faʻalavelave atili ai le ECR mai le faʻaaogaina.O le mea lea, pe fa'afefea ona tu'u sa'o ma fa'aauau pea ona gaosia vai suau'u vai mama ma mama kasa hydrocarbons, aemaise lava i fa'aputuga oloa maualuga, e matua mana'omia mo le fa'atinoina o le ECR.O lea matou te vaʻai ai i le faʻatupulaia o le taua o le faʻatupu tuusaʻo o oloa mama e ala i le ECR i se taimi lata mai, lea e ono latalata atili atu ai le tekonolosi ECR i maketi (127).

Lona tolu, aʻo faʻavaeina C─O ma C─H noataga, e pei o le ethanol, acetic acid, ma le ethylene, i le tekinolosi ECR ua matua suʻesuʻeina, o le suʻesuʻeina o isi ituaiga o oloa e taua foi mo tekinolosi ECR ma faʻaalia ai le tamaoaiga.Mo se faʻataʻitaʻiga, talu ai nei, na lipotia ai e Han ma tagata faigaluega (128) le gaosiga o le 2-bromoethnol e le ECR.O le faʻavaeina o le C─Br bond e suia ai le oloa mai le ethanol i le 2-bromoethnol, o se poloka fale taua i vailaʻau ma vailaʻau faʻapipiʻi ma faʻaalia ai le maualuga o le tau faaopoopo.O le mea lea, i tua atu o oloa C2 + suʻesuʻe lelei o loʻo iai nei, matou te talitonu o le tulimataʻiina o isi oloa e seasea suʻesuʻeina e pei o le oxalic acid (129) ma le faʻapipiʻiina o molelaʻau C2 + sili atu ona lavelave e pei o cyclic compound o se isi auala manuia mo suʻesuʻega ECR i le lumanaʻi.

Fa'ai'u ae le itiiti, e tatau ona fa'aaoga lautele le fa'aogaina o le eletise fou ma le fa'a'a'aiga e pei ole GDE e le susu, su'esu'e vai, ma le PEM cell e fa'ateleina ai le fua o le gaosiga o le ECR ile tulaga fa'apisinisi (>200 mA cm−2).Ae ui i lea, o le tele o le eseesega i le electrocatalytic gaioiga e masani lava ona matauina pe a faʻaogaina le electrocatalysts i le suʻega atoa o le cell.O le mea lea, e tatau ona faia ni suʻesuʻega faʻapitoa e faʻaitiitia ai le va i le va o suʻesuʻega afa-selau ma le faʻaogaina o masini masini atoa e aumai ai le ECR mai le suʻega faʻataʻitaʻi i le faʻaaogaina.

I le aotelega, o le faʻaitiitia o le CO2 eletise eletise e maua ai le avanoa lelei mo i tatou e taulimaina ai le faʻafitauli o le siosiomaga mai kasa oona e faʻaosoina e gaioiga a tagata.O lo'o fa'aalia ai fo'i le avanoa e maua ai suau'u mama ma vaila'au e fa'aaoga ai le malosi fa'afouina.E ui o loʻo tumau pea le tele o luʻitau mo tekinolosi ECR i le taimi nei, aemaise lava mo le C─C soʻotaga faʻagasologa, e talitonuina o le faʻaauauina o suʻesuʻega ma atinaʻe i luga o le faʻaogaina o le faʻaogaina ma le atoatoa o le cell, o le vaʻaiga o se lalolagi moni CO2 electrolysis mo suauu mama. ma o vailaau o le a iloa i se taimi lata mai.

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FAAMANATU: Matou te talosagaina naʻo lau tuatusi imeli ina ia iloa e le tagata o loʻo e fautuaina le itulau e te manaʻo latou te vaʻaia, ma e le o se meli leaga.Matou te le pu'eina so'o se tuatusi imeli.

© 2020 American Association for the Advance of Science.Ua taofia aia tatau uma.AAAS ose paaga a HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ma COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.