Tuning C–C Coupling and Selectivity in CO <sub>2</sub> Electrochemical Reduction Reaction via Pyramidal Dilute Sn–Cu Alloy
Notice bibliographique
Résumé
The electrochemical conversion of carbon dioxide (CO 2 ) into value-added fuels is emerging as a promising strategy to combat climate change and support carbon neutrality. Despite recent advances, the selective generation of higher-order hydrocarbons (C 2 + products) remains a significant challenge due to kinetic and thermodynamic limitations. In this study, we report the synthesis of electrocatalysts comprised of a pyramidal dilute Sn–Cu alloy, fabricated via electrodeposition onto titanium substrates. The pure Cu sample showed the lowest surface roughness with smooth, spherical particles, while the addition of trace Sn was crucial in transforming the morphology to faceted pyramidal structures. Incorporating 1 at % Sn into Cu nanopyramids significantly enhances catalytic activity and selectivity toward ethylene (C 2 H 4 ) production. Electrochemical tests reveal that the Cu 99 Sn 1 catalyst achieves a Faradaic efficiency of 37% for ethylene at −0.8 V versus RHE, alongside operational stability over 12 h of continuous electrolysis. The improved performance of the Cu 99 Sn 1 nanostructures is attributed to multiple synergistic effects. First, alloying with Sn modulates the electronic structure of Cu, stabilizing key *CO intermediates that are critical for C–C coupling while concurrently suppressing the hydrogen evolution reaction (HER) by limiting H + adsorption. Second, the unique pyramid-shaped morphology introduces high-index facets, abundant edge sites, and a high density of surface defects. These characteristics contribute to an enhanced active surface area, which is known to promote favorable adsorption configurations and accelerate reaction kinetics. Complementary density functional theory (DFT) calculations further support the experimental findings, showing that the pyramidal geometry modulates the local electronic environment and optimizes adsorption energies to facilitate C–C bond formation while inhibiting HER. This work highlights the powerful interplay between atomic-level alloying and nanostructural engineering in tailoring catalyst functionality for CO 2 electroreduction. The findings offer a promising route toward efficient, selective, and sustainable carbon utilization technologies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».