微域串联催化策略实现工业级电流密度下高效CO2至C2+转化

（编辑推荐）本研究创新性提出微域串联催化策略，通过构建Cu2O/Nafion/Ag复合催化剂，在膜电极组件（MEA）电解槽中实现70%法拉第效率（FE）的C2+产物选择性，为电催化CO2还原（eCO2RR）工业化提供低成本高效解决方案。

　　

Highlight

本研究通过微域串联催化策略构建Cu₂O/Nafion/Ag催化剂，在5 cm²膜电极组件（MEA）中实现200-250 mA cm^?2工业级电流密度下70%的C₂₊产物法拉第效率（FE）。原位表征揭示Nafion包覆的银纳米簇（Ag NCs）负责CO₂-to-CO转化，而邻近的富晶界Cu₂O域促进局部富集CO的C-C耦合，为eCO₂RR商业化提供新思路。

Specifications of chemicals and gases

实验采用高纯度材料：Cu₂O靶材（99.9%）、Ag纳米颗粒（<100 nm, 99.5%）及Sustainion?阴离子交换膜（50μm），所有试剂均通过标准流程处理以确保催化体系可靠性。

Ex-situ characterization of electrocatalysts

磁控溅射-喷涂法制备的Cu₂O/Nafion/Ag催化剂经掠入射X射线衍射（GIXRD）验证结构，X射线光电子能谱（XPS）显示Cu⁺/Cu⁰和Ag⁰共存态，扫描电镜（SEM）证实Ag纳米簇在Cu₂O表面形成空间离散的微域结构。

Conclusions

该工作突破传统串联催化局限，通过Nafion介导的CO中间体精准调控，实现Ag-Cu界面高效电子/物质传输。理论计算表明优化的Ag负载量可平衡CO富集与传输动力学，为设计低成本eCO₂RR催化剂提供普适性策略。