පාරිසරික ගැටළු සහ බලශක්ති සංක්‍රාන්තිය අනුව, පුනර්ජනනීය විදුලිය භාවිතා කරමින් අගය එකතු කරන ලද බහු කාබන් (C2+) ඉන්ධන සහ රසායනික ද්‍රව්‍යවලට විද්‍යුත් රසායනික CO2 අඩු කිරීම (ECR), අමතර ආර්ථික ප්‍රතිලාභ සමඟ කාබන් චක්‍රය වසා දැමීම සඳහා අලංකාර දිගුකාලීන විසඳුමක් ඉදිරිපත් කරයි.කෙසේ වෙතත්, අඩු තේරීම්, ක්‍රියාකාරකම් සහ ස්ථායීතාවය හේතුවෙන් ජලීය විද්‍යුත් විච්ඡේදකවල විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක C─C සම්බන්ධ කිරීම තවමත් විවෘත අභියෝගයකි.උත්ප්‍රේරක සහ ප්‍රතික්‍රියාකාරක සැලසුම් කිරීම එම අභියෝගවලට මුහුණ දීම සඳහා යතුර දරයි.විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක සහ විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක ඉලෙක්ට්‍රෝඩ/ප්‍රතික්‍රියාකාරක සැලසුම්වල උපාය මාර්ග සහ ඒවාට අනුරූප යාන්ත්‍රණයන් මත අවධාරණය කරමින් ECR හරහා කාර්යක්ෂම C─C සම්බන්ධ කිරීම ලබා ගන්නේ කෙසේද යන්න පිළිබඳ මෑත කාලීන ප්‍රගතිය අපි සාරාංශ කරමු.මීට අමතරව, C2+ නිෂ්පාදන උත්පාදනය සඳහා වත්මන් බාධක සහ අනාගත අවස්ථා සාකච්ඡා කෙරේ.මූලික අවබෝධය සහ තාක්‍ෂණික යෙදුම් දෙකෙහිම වැඩිදුර සංවර්ධනය සහ ආශ්වාදය සඳහා ප්‍රජාවට නවීනතම C─C සම්බන්ධ කිරීමේ උපාය මාර්ග පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක සමාලෝචනයක් සැපයීම අපගේ අරමුණයි.

කාබන් ඩයොක්සයිඩ් (CO2) වායුගෝලයට අධික ලෙස මුදා හැරීම බරපතල පාරිසරික ප්‍රතිවිපාක අවුලුවා ඇති අතර මානව සමාජයට හදිසි සහ ආපසු හැරවිය නොහැකි තර්ජනයක් ද ඉදිරිපත් කරයි (1, 2).වායුගෝලීය CO2 සාන්ද්‍රණය 1800 ගණන්වල මුල් භාගයේදී 270 ppm (මිලියනයකට කොටස්) සිට 2015 ජූලි මාසයේදී 401.3 ppm දක්වා තියුනු ලෙස වැඩි වීමත් සමඟ මානව ක්‍රියාකාරකම් මගින් නිකුත් කරන කාබන් පියසටහන ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීම පිළිබඳ ලෝක ව්‍යාප්ත එකඟතාවයකට පැමිණ ඇත (3, 4).කාබන් පියසටහන් සඳහා සමීප පුඩුවක් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, එක් විභව ප්‍රවේශයක් වන්නේ වත්මන් බලශක්ති හා රසායනික කර්මාන්තවල යැපීම ෆොසිල ඉන්ධන වලින් ඉවතට සූර්ය සහ සුළං වැනි පුනර්ජනනීය ප්‍රභවයන් වෙත මාරු කිරීමයි (5-8).කෙසේ වෙතත්, මහා පරිමාණ බලශක්ති ගබඩා කිරීම සඳහා ප්‍රවේශයන් ලබා ගත නොහැකි නම්, එම පුනර්ජනනීය ප්‍රභවයන්ගෙන් ලැබෙන ශක්තියේ කොටස ඒවායේ කඩින් කඩ ස්වභාවය හේතුවෙන් 30%කට පමණක් සීමා වේ (9).එබැවින්, විකල්පයක් ලෙස, බලාගාර වැනි ලක්ෂ්‍ය ප්‍රභවයන්ගෙන් CO2 ග්‍රහණය කර ගැනීමෙන් අනතුරුව රසායනික ද්‍රව්‍ය සහ ඉන්ධන බවට පරිවර්තනය කිරීම වඩාත් ප්‍රායෝගිකව ශක්‍ය වේ (9-12).පුනර්ජනනීය විදුලිය භාවිතයෙන් විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක CO2 අඩු කිරීම (ECR) පරිවර්තන සඳහා අවශ්‍ය මෘදු මෙහෙයුම් තත්ත්වයන් හේතුවෙන් අලංකාර දිගුකාලීන විසඳුමක් නියෝජනය කරයි, අගය එකතු කළ නිෂ්පාදන තෝරා බේරා නිෂ්පාදනය කළ හැකිය (13).රූප සටහන 1 හි ක්‍රමානුකූලව නිදර්ශනය කර ඇති පරිදි, මෙම ක්‍රියාවලියේදී, විද්‍යුත් රසායනික විද්‍යුත් විච්ඡේදකය CO2 සහ ජලය රසායනික ද්‍රව්‍ය සහ පුනර්ජනනීය විදුලියෙන් බල ගැන්වෙන ඉන්ධන බවට පරිවර්තනය කරයි.ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන ඉන්ධන දිගු කාලීන ගබඩා කිරීමේ හැකියාව ඇති අතර බෙදා හැරීමට හෝ පරිභෝජනය කිරීමට ද හැකි අතර, ප්‍රධාන අපද්‍රව්‍ය ලෙස CO2 ලබා දෙයි, එය ග්‍රහණය කර නැවත ප්‍රතික්‍රියාකාරකය වෙත ලූපය වසා දමනු ඇත.එපමනක් නොව, ECR වලින් ලැබෙන කුඩා අණු රසායනික ද්‍රව්‍ය [උදා, කාබන් මොනොක්සයිඩ් (CO) සහ ෆෝමේට්] වඩාත් සංකීර්ණ රසායනික සංස්ලේෂණය සඳහා අමුද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කළ හැක.

සූර්ය, සුළං සහ ජලජ වැනි පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභවයන් මගින් බල ගැන්වෙන සංවෘත කාබන් චක්‍රය සමඟ ECR වෙතින් ඉන්ධන සහ රසායනික ද්‍රව්‍ය ලබා ගත හැකිය.සෛල ඉංජිනේරු විද්‍යාව සහ උත්ප්‍රේරක ඉංජිනේරු විද්‍යාව ඉහළ ශක්ති ඝනත්වයක් සහිත අගය එකතු කළ C2+ නිෂ්පාදන බවට CO2 පරිවර්තනය සඳහා තෝරා ගැනීමේ හැකියාව, ක්‍රියාකාරකම් සහ කාර්යක්ෂමතාව ප්‍රවර්ධනය කිරීම සඳහා ප්‍රධාන භූමිකාවන් ඉටු කරයි.

කෙසේ වෙතත්, CO2 යනු ප්‍රබල C═O බන්ධනයක් (750 kJ mol−1) (14) සහිත තරමක් ස්ථායී රේඛීය අණුවක් වන අතර එය විද්‍යුත් රසායනික පරිවර්තනය සඳහා අපහසු වේ.මේ අනුව, එයට ඉහළ සක්‍රීය බාධකයක් අවශ්‍ය වන අතර, එමඟින් සැලකිය යුතු අධි විභවයන් ඇති වේ (15).තවද, ජලීය විද්‍යුත් විච්ඡේදකයක ECR හට බහු-ඉලෙක්ට්‍රෝන/ප්‍රෝටෝන හුවමාරු ක්‍රියාවලීන් සහ විවිධ හැකි ප්‍රතික්‍රියා අතරමැදි සහ නිෂ්පාදන ගණනාවක් (16-18) ඇතුළත් වන අතර එය ඉතා සංකීර්ණ වේ.CO, මීතේන් (CH4), මෙතනෝල් (CH3OH), ෆෝමික් අම්ලය (HCOOH), එතිලීන් (C2H4), එතනෝල් (CH3CH2OH) සහ යනාදිය ඇතුළුව ප්‍රධාන ECR නිෂ්පාදනවල අර්ධ විද්‍යුත් රසායනික තාප ගතික ප්‍රතික්‍රියා වගුව 1 මගින් සාරාංශ කරයි. අනුරූප සම්මත රෙඩොක්ස් විභවයන් (19).සාමාන්‍යයෙන්, ECR ක්‍රියාවලියකදී, CO2 අණු ප්‍රථමයෙන් *CO2− සෑදීමට උත්ප්‍රේරක පෘෂ්ඨයේ ඇති පරමාණු සමඟ අවශෝෂණයට හා අන්තර්ක්‍රියාවලට භාජනය වේ, ඉන්පසු විවිධ අවසාන නිෂ්පාදන වෙත ප්‍රෝටෝන සහ/හෝ ඉලෙක්ට්‍රෝන විවිධ පියවරෙන් පියවර මාරු කරයි.උදාහරණයක් ලෙස, CH4 පහත දැක්වෙන මාර්ග හරහා සාදනු ඇතැයි විශ්වාස කෙරේ: CO2 → *COOH → *CO → *CHO → *CH2O → *CH3O → CH4 + *O → CH4 + *OH → CH4 + H2O (20).

ප්‍රතික්‍රියාවේ නිෂ්පාදන තෝරා ගැනීමේ හැකියාව (21-43) නියෝජනය කරන වාර්තා කරන ලද ECR විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක සඳහා විවිධ නිෂ්පාදන අනුපාත (වත්මන් ඝනත්වය) යටතේ ඇති Faradaic කාර්යක්ෂමතාව (FE) රූපය 2A සාරාංශ කරයි.අති නවීන විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරකවලට CO2 ඉහළ නිෂ්පාදන අනුපාතයක් යටතේ 95% FE ට වඩා වැඩි C1 නිෂ්පාදන (CO හෝ formate) බවට පරිවර්තනය කළ හැකි අතර (>20 mA cm−2 H-type cell සඳහා සහ >100 mA cm− ප්‍රවාහ සෛල සඳහා 2) (9, 21, 22, 25, 28, 44, 45), පවතින බහු කාබන් (C2+) රසායනික ද්‍රව්‍යවල ඉහළ වරණීය (>90%) සහ කාර්යක්ෂම නිෂ්පාදනය මෙතෙක් සාක්ෂාත් කර ගෙන නොමැත.මෙයට හේතුව C2+ නිෂ්පාදන සමඟ සම්බන්ධ කිරීම සඳහා මතුපිටට CO2 අණු කිහිපයක් පැමිණීම සහ අවශෝෂණය කිරීම, පියවරෙන් පියවර පරිවර්තනය සහ අවකාශීය ස්ථානගත කිරීම (13) අවශ්‍ය වේ.නිශ්චිතව කිවහොත්, Fig. 2B හි පෙන්වා ඇති පරිදි, *CO අතරමැදි වල පසුකාලීන ප්‍රතික්‍රියා ECR හි අවසාන C2+ නිෂ්පාදන තීරණය කරයි.සාමාන්‍යයෙන්, C2H6 සහ CH3COO− එකම *CH2 අතරමැදි බෙදා ගනී, එය *CO හි ප්‍රෝටෝන-සම්බන්ධ ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරු පියවර වලින් ජනනය වේ.*CH2 තවදුරටත් ප්‍රෝටෝන කිරීම *CH3 අතරමැදි ලබා දෙයි, එය *CH3 dimerization හරහා C2H6 සෑදීමට මග පාදයි.C2H6 පරම්පරාව මෙන් නොව, CH3COO− සෑදී ඇත්තේ CO *CH2 වෙත ඇතුල් කිරීමෙනි.*CO dimerization යනු C2H4, CH3CH2OH, සහ n-propanol (n-C3H7OH) සෑදීම සඳහා අනුපාතය-නිර්ණය කිරීමේ පියවරයි.ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරු සහ ප්‍රෝටෝන පියවර මාලාවකින් පසුව, *CO─CO ඩයිමර් මඟින් *CH2CHO අතරමැදි සාදයි, එය C2H4 සහ C2H5OH සඳහා තේරීම්-නිර්ණය කිරීමේ පියවර ලෙස ක්‍රියා කරයි.මීට අමතරව, බොහෝ තඹ උත්ප්‍රේරකවල C2H5OHට වඩා C2H4 සඳහා ඉහළ FE පැහැදිලි කළ හැකි *CH3CHO C2H5OH (46) දක්වා පරිවර්තනය කිරීමට වඩා *CH2CHO සිට C2H4 දක්වා අඩු කිරීම අඩු ශක්ති බාධකයක් ඇති බව සොයා ගන්නා ලදී.තවද, ස්ථාවර C2 අතරමැදි CO ඇතුළු කිරීම හරහා n-C3H7OH වෙත මාරු විය හැක.C2+ රසායනික සෑදීමේදී ඇති වූ සංකීර්ණ සහ පාලනය කළ නොහැකි ප්‍රතික්‍රියා මාර්ග ප්‍රධාන වශයෙන් හේතු වන්නේ ප්‍රෝටෝන ස්ථාන වෙත තවත් බොහෝ ප්‍රතිවර්තනයන් සහ විද්‍යුත් රසායනික නොවන පියවරක සම්බන්ධ වීම (19, 47).එබැවින්, ඉහළ අස්වැන්නක් සහිත නිශ්චිත C2+ නිෂ්පාදන සෑදීම සඳහා අතිශයින් තෝරාගත් විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක සැලසුම් කිරීම පූර්ව අවශ්‍යතාවයකි.මෙම සමාලෝචනයේදී, ECR හරහා තෝරාගත් C2+ නිෂ්පාදන උත්පාදනය සඳහා විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක සැලසුමේ උපාය මාර්ග පිළිබඳ මෑත කාලීන ප්‍රගතිය ඉස්මතු කිරීම අපගේ අරමුණයි.අදාළ යාන්ත්‍රණ පිළිබඳ අවබෝධය පිළිබඳ සාරාංශයක් ද අපි සපයන්නෙමු.ECR හි කාර්යක්‍ෂම, ස්ථායී සහ මහා පරිමාණ ක්‍රියාකාරිත්වය සාක්ෂාත් කර ගන්නේ කෙසේද යන්න පෙන්වීමට ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සහ ප්‍රතික්‍රියාකාරක සැලසුම් ද අවධාරණය කෙරේ.තවද, CO2 අගය එකතු කළ C2+ රසායනික ද්‍රව්‍ය බවට විද්‍යුත් රසායනික පරිවර්තනය කිරීමේ ඉතිරි අභියෝග සහ අනාගත අවස්ථා පිළිබඳව අපි සාකච්ඡා කරමු.

(A) වාර්තා කරන ලද ECR විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක (21-43, 130) සඳහා විවිධ නිෂ්පාදන අනුපාත යටතේ (වත්මන් ඝනත්වය) FE.(B) ECR කාලය තුළ හැකි බොහෝ C2+ මාර්ග.ඇමරිකානු රසායනික සංගමයේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී (47).

CO2 රසායනික ඉන්ධන සහ ආහාර ද්‍රව්‍ය බවට විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක පරිවර්තනය කාබන්-උදාසීන ශක්ති චක්‍රයක් සාක්ෂාත් කර ගැනීමේ විභව තාක්‍ෂණයකි (11).කෙසේ වෙතත්, C2+ නිෂ්පාදනවල FE තවමත් ප්‍රායෝගික භාවිතයෙන් බොහෝ දුරස් වන අතර, නවීන උත්ප්‍රේරක මඟින් 60% FE (13, 33) පමණ සමඟ C2 නිෂ්පාදන නිෂ්පාදනය කිරීමට ඉඩ සලසන අතර C3 නිෂ්පාදනය 10%ට වඩා අඩු ප්‍රමාණයකට සීමා වේ. FE (48, 49).CO2 සිට C2+ නිෂ්පාදන දක්වා අඩු කිරීමේ සම්බන්ධ කිරීම සඳහා ඉතා සම්බන්ධීකරණය කළ රූප විද්‍යාත්මක සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික ගුණ සහිත විෂම උත්ප්‍රේරක අවශ්‍ය වේ (50, 51).උත්ප්රේරක මතුපිට අතරමැදි (47, 52, 53) අතර පරිමාණ සම්බන්ධතා බිඳ දැමීම අවශ්ය වේ.එපමනක් නොව, C─C බන්ධන සෑදීම සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, උත්ප්රේරක පෘෂ්ඨයේ අවශෝෂණය කරන ලද ප්රතික්රියා අතරමැදි එකිනෙකට සමීපව තිබිය යුතුය.තවද, බහු ප්‍රෝටෝන ආධාරක ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරු පියවර නිසා මුලින් අවශෝෂණය කරන ලද අතරමැදියේ සිට නිශ්චිත C2+ නිෂ්පාදනයක් දෙසට යන මාර්ගය හොඳින් පාලනය කළ යුතුය.C2+ නිෂ්පාදන සඳහා CO2 අඩු කිරීමේ ඉහළ සංකීර්ණත්වය සැලකිල්ලට ගනිමින්, තෝරා ගැනීමේ හැකියාව වැඩි කිරීම සඳහා විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක ප්‍රවේශමෙන් සකස් කළ යුතුය.අතරමැදි විශේෂ සහ රසායනික සංයුතියට අනුව, අපි C2+ නිෂ්පාදන බහු කාබන් හයිඩ්‍රොකාබන සහ ඔක්සිජන් (4, 54) ලෙස වර්ගීකරණය කරමු.නිශ්චිත C2+ අණු නිෂ්පාදනය සඳහා ඉහළ කාර්යක්ෂම විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක වෙත ප්‍රවේශ වීම සඳහා, විෂම පරමාණු මාත්‍රණය, ස්ඵටික මුහුණු නියාමනය, මිශ්‍ර ලෝහ/ඩීලෝයිං, ඔක්සිකරණ තත්ත්‍ව සුසර කිරීම සහ මතුපිට ලිගන්ඩ් පාලනය වැනි උත්ප්‍රේරක සැලසුම් උපාය මාර්ග කිහිපයක් නිරූපණය කර ඇත (35, 41, 55-61) .ප්‍රශස්ත නිර්මාණය ඉහත සඳහන් කළ බලපෑම් තාර්කිකව සලකා බලා ප්‍රතිලාභ උපරිම කළ යුතුය.එසේ නොමැති නම්, එවැනි අද්විතීය උත්ප්‍රේරක හැසිරීමකට තුඩු දෙන සක්‍රීය-අඩවි මෝස්තර මොනවාද යන්න අවබෝධ කර ගැනීම C─C සම්බන්ධ කිරීම සඳහා නිශ්චිත උත්ප්‍රේරක සැලසුමට තවදුරටත් ආලෝකයක් විය හැකිය.එබැවින්, නිශ්චිත නිෂ්පාදන (බහු කාබන් හයිඩ්‍රොකාබන සහ ඔක්සිජන්) සඳහා ECR උත්ප්‍රේරකයක් නිර්මාණය කරන්නේ කෙසේද සහ ඊට අදාළ යාන්ත්‍රණය මෙම කොටසින් සාකච්ඡා කෙරේ.

C2H4 වැනි C2+ හයිඩ්‍රොකාබන, පොලිඑතිලීන් නිෂ්පාදනය (62, 63) වැනි විවිධ රසායනික කර්මාන්ත සඳහා නෙක්සස් රසායනික ද්‍රව්‍ය වේ.මීට අමතරව, එය සෘජුවම වෑල්ඩින් සඳහා ඉන්ධන ලෙස හෝ ස්වභාවික වායුවේ මිශ්ර සංරචකයක් ලෙස භාවිතා කළ හැකිය (12).CO (Fischer-Tropsch සංස්ලේෂණය) සහ CO2 හි හයිඩ්‍රජනීකරණය C2+ හයිඩ්‍රොකාබන නිෂ්පාදනය කිරීමට කාර්මික පරිමාණයෙන් දීර්ඝ කාලයක් භාවිතා කර ඇති නමුත් අධික බලශක්ති පරිභෝජනය සහ පාරිසරික බලපෑම (64) මගින් අභියෝගයට ලක් විය.ඊට හාත්පසින්ම වෙනස්ව, පුනර්ජනනීය බලශක්තිය භාවිතයෙන් විද්‍යුත් රසායනික CO2 අඩු කිරීම පිරිසිදු හා වඩා තිරසාර මාර්ගයක් සපයයි.C2+ හයිඩ්‍රොකාබන (32, 33, 65-70) වෙත කාර්යක්ෂම විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක සංවර්ධනය කිරීමට විශාල උත්සාහයක් ගෙන ඇත.

විද්‍යුත් රසායනික CO2 පරිවර්තනයේදී පරිමාණ සම්බන්ධතාවය බිඳ දැමීම සඳහා Bimetallic විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක පුළුල් ලෙස විමර්ශනය කර ඇති අතර, එමඟින් ප්‍රධාන අතරමැදි ස්ථායි කිරීමට සහ අධි විභවය අඩු කිරීමට හැකි වන අතර, ඒ අනුව, තේරීම් භාවය වැඩි කළ හැකිය (71-74).Au-Cu, Ag-Cu, Au-Pd, සහ Cu-Pt ඇතුළු මිශ්‍ර ලෝහ ද්‍රව්‍ය මාලාවක් තීරනාත්මක අතරමැදි (73, 75) ස්ථායි කිරීම මගින් ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් C1 නිෂ්පාදනය සඳහා ප්‍රදර්ශනය කර ඇති අතර, C2+ හයිඩ්‍රොකාබන් සෑදීමට මිශ්‍ර ලෝහ බලපෑම පෙනේ. වඩාත් සංකීර්ණ වීමට (76).උදාහරණයක් ලෙස, Cu-Ag bimetallic පද්ධතිය තුළ, Ag සහ Cu (77) හි මතුපිට පරමාණුක අනුපාතය සුසර කිරීමෙන් නිෂ්පාදන ව්‍යාප්තිය පහසුවෙන් පාලනය කළ හැක.මතුපිට Cu පොහොසත් නියැදිය හයිඩ්‍රොකාබන් නිෂ්පාදනය සඳහා වඩාත් ප්‍රිය කරන අතර, මතුපිට Ag-rich එකේ නිෂ්පාදන CO මගින් ආධිපත්‍යය දරයි, මිශ්‍ර ECR විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක සඳහා පරමාණුක අනුපාතයේ වැදගත්කම ඉස්මතු කරයි.දේශීය පරමාණුක සැකැස්ම නිසා ඇතිවන ජ්යාමිතික බලපෑම අතරමැදිවල බන්ධන ශක්තියට සැලකිය යුතු ලෙස බලපෑ හැකිය.Gewirth සහ සම-සේවකයින් (36) පෙන්නුම් කළේ ආකලන-පාලිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩෙපොසිෂන් වලින් Cu-Ag මිශ්‍ර ලෝහ ක්ෂාරීය ප්‍රවාහ විද්‍යුත් විච්ඡේදකයක C2H4 සඳහා ~60% FE ප්‍රදර්ශනය කරන බවයි (රූපය 3, A සහ ​​B).මෙම අවස්ථාවෙහිදී, ප්‍රශස්ත C2H4 තේරීම රූප විද්‍යාව සහ Ag-loading tuning මගින් ලබා ගත හැක.ECR තුළ CO සෑදීම සඳහා Ag sites ප්‍රවර්ධකයෙකුගේ කාර්යභාරය ඉටු කරන බව විශ්වාස කෙරිණි.එවිට, CO අතරමැදියේ ප්‍රශස්ත ලබා ගැනීම අසල්වැසි Cu හි C─C සම්බන්ධ කිරීමට උපකාරී වේ.මීට අමතරව, Cu-Ag උත්ප්‍රේරක සංශ්ලේෂණය තුළදී Cu2O සෑදීම ප්‍රවර්ධනය කිරීමට Ag හට හැකිය (Fig. 3C), එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස C2H4 නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව වැඩි වේ.මෙම සහජීවනය C─C සම්බන්ධක උත්ප්‍රේරක සංවර්ධනය සඳහා නව හැකියාවන් විවර කරයි.තවද, මිශ්‍ර ලෝහ පද්ධතියේ විවිධ ලෝහ මිශ්‍ර කිරීමේ රටාව ද ECR නිෂ්පාදන ව්‍යාප්තිය තීරණය කළ හැකිය.Pd-Cu මිශ්‍ර ලෝහය උදාහරණයක් ලෙස භාවිතා කරමින් (රූපය 3D), Kenis සහ සම-සේවකයින් (71) පෙන්නුම් කළේ අදියර වෙන් කරන ලද Pd-Cu උත්ප්‍රේරකයකට එහි ඇණවුම් කළ සහ අක්‍රමිකතා සමඟ සසඳන විට C2H4 සඳහා ඉහළම තේරීම (~50%) ලබා දිය හැකි බවයි. සගයන්.d-band න්‍යායට අනුව, සාමාන්‍යයෙන්, පහළ d-band මධ්‍යස්ථානයක් සහිත සංක්‍රාන්ති ලෝහය, ලෝහ පෘෂ්ඨ මත ස්ථානගතව ජනනය වන අතරමැදි වල දුර්වල බන්ධන පෙන්නුම් කරයි (78).අදියර වෙන් කරන ලද Pd-Cu මිශ්‍ර ලෝහය Cu නැනෝ අංශු (NPs) සමඟ CO සඳහා සමාන උත්ප්‍රේරක තේරීම් සහ ක්‍රියාකාරකම් ප්‍රදර්ශනය කරන අතර, එය Pd සුසර කිරීම මගින් අතරමැදියන් වෙත සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් බන්ධන ශක්තියක් ලබා දුන්නේය.Fig. 3E හි පෙන්වා ඇති පරිදි, අදියර-වෙන් කරන ලද Cu-Pd මිශ්‍ර ලෝහය පහළම d-බෑන්ඩ් මධ්‍යස්ථානය පෙන්වූ අතර, Cu NP හි එය ඉහළම වේ.එය යෝජනා කරන්නේ අදියර වෙන් කරන ලද Cu-Pd මිශ්‍ර ලෝහයට CO අතරමැදි සඳහා අඩුම බන්ධන ශක්තිය තිබූ බවයි.මෙම නිරීක්‍ෂණයෙන් ඇඟවෙන්නේ අදියර වෙන් කරන ලද Cu-Pd මිශ්‍ර ලෝහ නඩුවේ හයිඩ්‍රොකාබන් තේරීම වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා ඉලෙක්ට්‍රොනික ආචරණයට වඩා ජ්‍යාමිතික සහ ව්‍යුහ ආචරණය විශාල කාර්යභාරයක් ඉටු කළ හැකි බවයි.අද වන විට, CO2 සිට C2+ හයිඩ්‍රොකාබන දක්වා විද්‍යුත් රසායනික අඩු කිරීම සඳහා උසස් තේරීම් සහ ක්‍රියාකාරකම් පෙන්නුම් කරන්නේ පිරිසිදු තඹ හෝ තඹ මත පදනම් වූ මිශ්‍ර ලෝහ පමණි.මේ අනුව, ECR වෙතින් C2+ හයිඩ්‍රොකාබන් නිෂ්පාදනය සඳහා නව විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරකයක් සංවර්ධනය කිරීම ඉතා අවශ්‍ය වේ.CO2 හයිඩ්‍රජනීකරණය මගින් ආනුභාව ලත්, මූලික අධ්‍යයනයකින් පෙන්නුම් කළේ විවිධ අවධීන් සහිත Ni-Ga මිශ්‍ර ලෝහය C2H4 උත්පාදනය සඳහා භාවිතා කළ හැකි බවයි (79).Ni5Ga3 පටලයට CO2 C2H4 සහ ඊතේන් (C2H6) දක්වා අඩු කළ හැකි බව එය පෙන්නුම් කළේය.C2+ හයිඩ්‍රොකාබන දෙසට ඇති FE 5% ට වඩා අඩු වුවද, එය මිශ්‍ර ලෝහ ආචරණය මත පදනම්ව C─C සම්බන්ධ කිරීම සඳහා විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක පිරික්සීම සඳහා නව රේඛා විවෘත කළ හැක.

(A සිට C දක්වා) ආකලන-පාලිත විද්‍යුත් විච්ඡේදනය මගින් නිපදවන ලද Cu-Ag bimetallic උත්ප්‍රේරක: (A) Cu වයර්, Cu-Ag පොලි සහ Cu-Ag වයර් සහ (B) අනුරූප C2H4 FE හි ස්කෑන් ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (SEM).(C) EXAFS මගින් Cu-Ag වයර් සමජාතීය ලෙස මිශ්‍ර වී ඇති අතර Cu(I) ඔක්සයිඩ් ඉදිරිපත් කරන ලදී.(A) සිට (C) දක්වා ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරනු ලබන්නේ ඇමරිකානු රසායනික සංගමයේ (36) අවසරය ඇතිවය.(D සහ E) විවිධ මිශ්‍ර රටා සහිත Cu-Pd උත්ප්‍රේරක: (D) නිදර්ශන, සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂ (TEM) රූප, සහ ශක්ති-විසරණ වර්ණාවලීක්ෂ මූලද්‍රව්‍ය සිතියම් ඇණවුම් කළ, අක්‍රමිකතා සහ අදියර වෙන් කරන ලද Cu-Pd මිශ්‍ර ලෝහ සහ (E ) Fermi මට්ටමට සාපේක්ෂව Cu-Pd මිශ්‍ර ලෝහවල මතුපිට සංයුජතා කලාප ඡායාරූප විමෝචක වර්ණාවලි සහ d-බෑන්ඩ් මධ්‍යස්ථානය (සිරස් රේඛාව).(D) සහ (E) ඇමරිකානු රසායනික සංගමයේ (71) අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.au, අත්තනෝමතික ඒකක.

මිශ්‍ර ලෝහ ආචරණයට අමතරව, ද්‍රව්‍යයේ දේශීය ඉලෙක්ට්‍රොනික ව්‍යුහයට බලපෑ හැකි විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරකවල ක්‍රියාකාරිත්වය සුසර කිරීම සඳහා ඔක්සිකරණ තත්ත්වයන් හැසිරවීම තවත් ප්‍රධාන මූලධර්මයකි.උත්ප්රේරකයේ ඔක්සිකරණ තත්ත්වය සුසර කිරීම සඳහා පළමු උදාහරණය වන්නේ ඔක්සයිඩ්-ව්යුත්පන්න ද්රව්ය භාවිතා කිරීමයි.ස්ථානීය අඩු කිරීමෙන් පසු උත්ප්‍රේරකයේ මතුපිට හෝ උප මතුපිට ඇති අවශේෂ ඔක්සිජන් විශේෂවලට ලෝහ මධ්‍යයේ ඔක්සිකරණ තත්ත්වය නියාමනය කළ හැකිය.උදාහරණයක් ලෙස, ප්ලාස්මා ඔක්සිකරණය වූ Cu C2H4 දෙසට 60%කට වඩා වැඩි තෝරා ගැනීමේ හැකියාවක් පෙන්නුම් කළ අතර එය අඩු කිරීමට ඔරොත්තු දෙන Cu+ (37) වෙත ආරෝපණය විය.Cu+ යනු ඉහළ එතිලීන් තෝරා ගැනීමේ ප්‍රධාන පරාමිතිය බව තහවුරු කිරීම සඳහා, අපි විවිධ ප්ලාස්මා භාවිතයෙන් පාලන අත්හදා බැලීම් සිදු කළෙමු (රූපය 4A).ස්ථානීය දෘඪ x-ray අවශෝෂණ වර්ණාවලීක්ෂය තවදුරටත් පෙන්නුම් කළේ (උප) මතුපිට ස්ථරයේ අවශේෂ ඔක්සයිඩ අඩු කිරීමේ තත්ත්වයට එරෙහිව ස්ථායී වන අතර, Cu+ විශේෂ සැලකිය යුතු ප්‍රමාණයක් අඩු කිරීමෙන් පැය 1 කට පසුව −1.2 V සහ ආපසු හැරවිය හැකි සාපේක්ෂ ඉහළ විභවයන්හිදී ඉතිරිව ඇති බවයි. හයිඩ්රජන් ඉලෙක්ට්රෝඩය (RHE).තවද, sol-gel copper oxychloride එකකින් තඹ විද්‍යුත් තැන්පත් කිරීම මගින් ස්ථායීකෘත පෘෂ්ඨ Cu+ විශේෂවලට C2H4 (61) හි වරණීයතාව වැඩිදියුණු කළ හැකි බව නැවත තහවුරු විය.විවිධ ව්‍යවහාරික විභවයන් යටතේ තඹ උත්ප්‍රේරකයක ඔක්සිකරණ තත්ත්වය ස්ථානීය මෘදු x-කිරණ අවශෝෂණ වර්ණාවලීක්ෂය තුළ කාලය-විසඳා ගැනීම භාවිතයෙන් නිරීක්ෂණය කරන ලදී.Cu2+ සිට Cu+ දක්වා ආරම්භක සංක්‍රාන්ති පියවර ඉතා ඉක්මන් වේ;කෙසේ වෙතත්, Cu+ විශේෂ Cu0 දක්වා තවදුරටත් විද්‍යුත් රසායනික අඩු කිරීම ඉතා මන්දගාමී වේ.Cu+ විශේෂවලින් 23%ක් පමණ RHE (රූපය 4B) ට සාපේක්ෂව −1.2 V යටතේ පැය 1 ක නියත අඩු කිරීමෙන් පසුව පවා පවතී.යාන්ත්‍රික අධ්‍යයනයෙන් හෙළි වූයේ Cu+ සහ Cu0 අතර අතුරු මුහුණත අතරමැදි අතර විද්‍යුත් ස්ථිතික ආකර්ෂණයට හේතු වන අතර *CO@Cu+ හි C පරමාණුව ධන ආරෝපණය වී ඇති අතර *CO@Cu0 හි සෘණ ආරෝපණය (80), එය ප්‍රවර්ධනය කරයි C─C බන්ධන සෑදීම සහ එමගින් C2+ හයිඩ්‍රොකාබන නිපදවයි.ඔක්සයිඩ්-ව්‍යුත්පන්න ද්‍රව්‍යවලට අමතරව, *CO (81) හි ඩයිමර්කරණ ශක්ති බාධකය අඩු කිරීම සඳහා (උප) මතුපිට Cu+ විශේෂ ලබා ගැනීමට තඹ නයිට්‍රයිඩ් (Cu3N) ද භාවිතා කරන ලදී.මීට අමතරව, ඔක්සයිඩ් ව්‍යුත්පන්න Cu හා සසඳන විට, Cu3N ව්‍යුත්පන්න Cu+ විශේෂ වඩාත් ස්ථායී වේ (රූපය 4C).එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, නයිට්‍රයිඩ්-ව්‍යුත්පන්න තඹ උත්ප්‍රේරකය C2H4 සඳහා 39 ± 2% ක FE ප්‍රදර්ශනය කරයි, එය පිරිසිදු Cu (~23%) සහ ඔක්සයිඩ් ව්‍යුත්පන්න Cu (~28%) අභිබවා යයි.ඉහත සඳහන් Cu+/Cu උත්ප්‍රේරක පද්ධතියට සමානව, බෝරෝන් Cuδ+ (41) හඳුන්වාදීම සහ ස්ථාවර කිරීම සඳහා විෂම පරමාණුක මාත්‍රණයක් ලෙස භාවිතා කර ඇත.බෝරෝන් මාත්‍රාවේ සාන්ද්‍රණය වෙනස් කිරීමෙන් තඹ වල සාමාන්‍ය ඔක්සිකරණ තත්ත්වය +0.25 සිට +0.78 දක්වා පාලනය කළ හැක.ප්‍රාන්තවල ප්‍රක්ෂේපිත ඝනත්වය පෙන්නුම් කළේ ඉලෙක්ට්‍රෝන තඹ සිට බෝරෝන් දක්වා මාරු වන අතර එය මාත්‍රණ-ප්‍රේරිත ධන ආරෝපිත තඹ ස්ථාන කරා ගෙන යන බවයි.බෝරෝන්-මාත්‍රණය කරන ලද තඹ, *CHO අතරමැදි සෑදීමේ ශක්තිය වැඩි කරන ලද අතර, ඒ අනුව, C1 නිෂ්පාදන වෙත ප්‍රතික්‍රියා මාර්ගය යටපත් කළේය.මීට අමතරව, එය *CO dimerization ප්‍රතික්‍රියා ශක්තිය අඩු කිරීමෙන් බහු කාබන් හයිඩ්‍රොකාබන දෙසට තෝරා ගැනීමේ හැකියාව වැඩි කළ හැක (රූපය 4D).තඹවල සාමාන්‍ය මතුපිට ඔක්සිකරණ තත්ත්වය ප්‍රශස්ත කිරීම මගින්, +0.35 ක සාමාන්‍ය තඹ ඔක්සිකරණ තත්වයක් යටතේ ~80% C2 FE සහ ~53% C2H4 ලබා ගත හැක (රූපය 4E).අද වන විට, විවිධ අධ්‍යයනයන්හි (39, 41, 42, 81, 82) ECR සඳහා තඹ මත ක්‍රියාකාරී ස්ථාන Cu0, Cuδ+, සහ/හෝ ඒවායේ අතුරු මුහුණත ලෙස හඳුනාගෙන ඇත.කෙසේ වෙතත්, ක්‍රියාකාරී අඩවිය කුමක්ද යන්න තවමත් විවාදයට ලක්වෙමින් පවතී.heteroatom doping-induced Cuδ+ උත්ප්‍රේරක C2+ නිෂ්පාදන සඳහා ECR සඳහා ඉතා ක්‍රියාකාරී බව පෙන්නුම් කර ඇති අතර, එකවර ජනනය වන දෝෂ සහ අතුරු මුහුණත් වලින් ඇතිවන සහජීවන බලපෑමද සලකා බැලිය යුතුය.එහෙයින්, තඹ මතුපිට ක්‍රියාකාරී මධ්‍යස්ථානය හඳුනා ගැනීමට සහ ප්‍රතික්‍රියා තත්ත්වයන් යටතේ ක්‍රියාකාරී ස්ථානවල ස්ථානීය පරිවර්තනයේ විභවය නිරීක්ෂණය කිරීමට ක්‍රමානුකූලව ඔපෙරාන්ඩෝ චරිතාංග සංවර්ධනය කළ යුතුය.මීට අමතරව, ධන ආරෝපිත තඹවල ස්ථායීතාවය විද්‍යුත් රසායනික අඩු කිරීමේ තත්ත්‍වයන් යටතේ තවත් සැලකිල්ලකි.ස්ථාවර Cuδ+ අඩවි සමඟ උත්ප්‍රේරක සංස්ලේෂණය කරන්නේ කෙසේද යන්න අභියෝගයක්ව පවතී.

(A) විවිධ ප්ලාස්මා-සක්‍රීය තඹ උත්ප්‍රේරකවල C2H4 තේරීමේ සාරාංශය.Nature Publishing Group (37) හි අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී.පරිමාණ තීරු, 500 nm.(B) විද්‍යුත් තැම්බූ තඹ වල RHE ට සාපේක්ෂව -1.2 V හි ප්‍රතික්‍රියා කාලයට සාපේක්ෂව Cu ඔක්සිකරණ තත්ත්වයන් අනුපාතය.Nature Publishing Group (61) හි අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී.(C) Cu-on-Cu3N හෝ Cu-on-Cu2O හි RHE එදිරිව -0.95 V හි ප්‍රතික්‍රියා කාලයෙහි ශ්‍රිතයක් සහිත Cu+ විශේෂවල අනුපාතය.Nature Publishing Group (81) හි අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී.(D) තඹ පෘෂ්ඨයේ CO හි සාමාන්‍ය අවශෝෂණ ශක්තිය වෙනස් කිරීමට සහ CO─CO dimerization ශක්තිය අඩු කිරීමට බෝරෝන් මාත්‍රණයට හැකි විය.1[B], 2[B], 3[B], 4[B], සහ 8[B] තඹ උත්ප්‍රේරකවල මතුපිට බෝරෝන් මාත්‍රණයේ සාන්ද්‍රණය 1/16, 1/8, 3/ පිළිවෙලින් 16, 1/4 සහ 1/2.(E) බෝරෝන් මාත්‍රණය කළ තඹ උත්ප්‍රේරකවල C2 හෝ C1 නිෂ්පාදනවල ඔක්සිකරණ තත්ත්වය සහ FE අතර සම්බන්ධය.(D) සහ (E) Nature Publishing Group (41) හි අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.(F) ECR පෙර (ඉහළ) සහ පසු (පහළ) Cu2O පටලවල විවිධ ඝනකම් සහිත තඹ තීරු වල SEM රූප.ඇමරිකානු රසායනික සංගමයේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී (83).

ඉලෙක්ට්‍රොනික ව්‍යුහයට අමතරව, ඔක්සයිඩ් ව්‍යුත්පන්න ද්‍රව්‍ය ස්ථානගත අඩු කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී රූප විද්‍යාවට හෝ ව්‍යුහ පරිණාමයට ද හේතු විය හැක.රූප විද්‍යාවේ හෝ ව්‍යුහයේ දෘෂ්ටිකෝණයෙන්, ඔක්සයිඩ්-ව්‍යුත්පන්න විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරකවල වැඩි දියුණු කරන ලද විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වය ක්‍රියාකාරී ධාන්‍ය මායිම්, දාර සහ පියවර (83-85) ගොඩනැගීමට ආරෝපණය කර ඇත.Yeo සහ සම-සේවකයින් (83) විවිධ ඝනකම් සහිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩෙපොසිට් Cu2O පටලවල තෝරාගත් C─C සම්බන්ධ කිරීම වාර්තා කළේය (රූපය 4F).ස්ථානීය රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය මගින් Cu2O පටලවල මතුපිට ECR (83) තුළ ස්ථායී ලෝහමය Cu0 දක්වා අඩු වී ඇති බව අනාවරණය විය.එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස Cu+ විශේෂ හෝ Cu+/Cu0 අතුරුමුහුණත වෙනුවට ලෝහමය Cu0 උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරී මධ්‍යස්ථානය ලෙස තහවුරු කර ඇත.Cu2O ලෝහමය Cu0 දක්වා අඩු කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, උත්ප්‍රේරක මතුපිට ස්ථානීය පියවරවල්, දාර සහ ටෙරස් සෑදීමට ඉඩ ඇත.සාදන ලද පියවර සහ දාර ටෙරස් වලට වඩා සක්‍රීය වන අතර, *CO සමඟ ඇති ශක්තිමත් බන්ධනයෙන් ආරම්භ වන අතර එමඟින් *CO සිට *CHO හෝ *CH2O දක්වා හයිඩ්‍රජනීකරනය කළ හැක.මීට අමතරව, Edge Cu පරමාණු *CHO සහ *CH2O ගොඩනැගීමට ප්‍රවර්ධකයකි.චාලක විද්‍යාවේ *CO (86) ට වඩා C─C සම්බන්ධ කිරීම සඳහා *CHO සහ *CH2O අතරමැදි වඩාත් හිතකර බව පෙර වැඩ යෝජනා කළේය.පෘෂ්ඨීය රූප විද්‍යාව නියාමනය කිරීමෙන්, *CHO සහ *CH2O අතරමැදිවල රසායන අවශෝෂණ ශක්තීන් ප්‍රශස්ත කළ හැක.මෙම අධ්‍යයනයේ දී, කතුවරුන් විසින් Cu2O තුනී පටලයේ ඝණකම 0.9 සිට 8.8 μm දක්වා වැඩි කළ විට C2H4 හි FE 40 සිට 22% දක්වා අඩු වී ඇති බව සොයා ගන්නා ලදී.මෙයට හේතුව Cu2O ඝනකම වැඩිවීමත් සමඟ වැඩි වූ අඩු සම්බන්ධීකරණ Cu සාන්ද්‍රණයයි.මෙම undercoordinated පරමාණු H සමඟ දැඩිව බැඳිය හැකි අතර, ඒ අනුව, C─C සම්බන්ධ කිරීමට වඩා හයිඩ්‍රජන් පරිණාමය සඳහා වඩාත් කැමති වේ.මෙම කාර්යය මගින් පෙන්නුම් කළේ ඔක්සයිඩ්-ව්‍යුත්පන්න තඹ උත්ප්‍රේරකයට ආරෝපිත Cuδ+ විශේෂ හඳුන්වා දීම වෙනුවට මතුපිට රූප විද්‍යාව ප්‍රතිසංස්කරණය කිරීම හරහා C2H4 තේරීම සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කළ හැකි බවයි.ඔක්සයිඩ් ව්‍යුත්පන්න උත්ප්‍රේරක භාවිතා කරමින්, ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් (34) හි පැලේඩියම් (II) ක්ලෝරයිඩ් (PdCl2) ආකලන ආධාරයෙන් ඊතේන් (C2H6) ද තෝරාගෙන නිපදවා ඇත.Cu2O-ව්‍යුත්පන්න Cu මතුපිට ඇති adsorbed PdClx C2H6 පරිණාමය සඳහා වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරන බව එය පෙන්නුම් කළේය.විශේෂයෙන්ම, Cu2O ව්‍යුත්පන්න සක්‍රීය Cu අඩවිවලදී CO2 ප්‍රථමයෙන් C2H4 දක්වා අඩු කරන ලද අතර, C2H6 නිපදවීමට adsorbed PdClx ආධාරයෙන් සාදන ලද C2H4 හයිඩ්‍රජනීකරණය කරනු ලැබේ.PdCl2 සහාය ඇතිව C2H6 හි FE <1 සිට 30.1% දක්වා වැඩි විය.මෙම කාර්යය යෝජනා කරන්නේ හොඳින් නිර්වචනය කරන ලද ECR උත්ප්‍රේරකයේ සහ විද්‍යුත් විච්ඡේදක ආකලනවල සංයෝජනය නිශ්චිත C2+ නිෂ්පාදන උත්පාදනය සඳහා නව අවස්ථා විවෘත කළ හැකි බවයි.

රූප විද්‍යාව සහ/හෝ ව්‍යුහ නියාමනය උත්ප්‍රේරක තේරීම සහ ක්‍රියාකාරකම් වෙනස් කිරීම සඳහා තවත් විකල්ප උපාය මාර්ගයක් නියෝජනය කරයි.ECR කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා උත්ප්‍රේරකයේ ප්‍රමාණය, හැඩය සහ නිරාවරණය වන පැතිකඩ පාලනය කිරීම පුළුල් ලෙස පෙන්නුම් කර ඇත (58, 87, 88).උදාහරණයක් ලෙස, Cu(100) මුහුණුවර C2H4 උත්පාදනය සඳහා සහජයෙන්ම මනාප වන අතර Cu(111) උත්ප්‍රේරකයේ ආධිපත්‍යය දරන නිෂ්පාදනය මීතේන් (CH4) (87) වේ.විවිධ හැඩයන් සහ ප්‍රමාණවලින් යුත් Cu නැනෝ ස්ඵටික පිළිබඳ අධ්‍යයනයක දී, Buonsanti සහ සම-සේවකයින් (58) ඝනක හැඩැති තඹ නැනෝ ස්ඵටිකවල C2H4 තෝරා ගැනීමේ ඒකාධිකාරී ප්‍රමාණයේ රඳා පැවැත්මක් හෙළිදරව් කරන ලදී (රූපය 5A).සහජයෙන්ම, cubic Cu නැනෝ ස්ඵටික (100) මුහුණුවරෙහි ආධිපත්‍යය හේතුවෙන් ගෝලාකාර Cu නැනෝ ස්ඵටික වලට වඩා ඉහළ C2H4 ක්‍රියාකාරකම් සහ තේරීම් විදහා දක්වයි.ඝන Cu හි කුඩා ස්ඵටික ප්‍රමාණයට ඉහළ ක්‍රියාකාරීත්වයක් ලබා දිය හැක්කේ කොන්, පියවර සහ kinks වැනි අඩු සම්බන්ධීකරණ පෘෂ්ඨ අඩවිවල සාන්ද්‍රණය වැඩි වීම හේතුවෙනි.කෙසේ වෙතත්, අඩු-සම්බන්ධිත අඩවි වල ප්‍රබල රසායනික අවශෝෂණය ඉහළ H2 සහ CO තෝරා ගැනීමේ හැකියාව සමඟ එකතු වූ අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සමස්ත හයිඩ්‍රොකාබන් FE අඩු විය.අනෙක් අතට, අංශු ප්‍රමාණයේ වැඩි වීමත් සමඟ එජ් අඩවි සහ තල අඩවි වල අනුපාතය අඩු වූ අතර එය C2H4 නිෂ්පාදනයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට ද බලපායි.අංශු ප්‍රමාණය සහ දාර අඩවිවල ඝනත්වය අතර ප්‍රශස්ත සමතුලිතතාවය හේතුවෙන් 44-nm දාර දිගක් සහිත අතරමැදි ප්‍රමාණයේ තඹ නැනෝකියුබ් ඉහළම C2H4 තේරීම් බව කතුවරුන් විසින් පෙන්නුම් කරන ලදී.තවද, රූප විද්‍යාව ECR තුළ දේශීය pH අගයට සහ මහා ප්‍රවාහනයට ද බලපෑ හැකිය.උත්ප්‍රේරක මතුපිට ආසන්නයේ ඇති ඉහළ දේශීය pH අගය, OH− මගින් ජනනය කරන ලද ස්ථානීය ප්‍රතික්‍රියා මාර්ගය යටපත් කරන බව ඔප්පු වී ඇත.එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, *CO ඩයිමරීකරණය හරහා C2+ හයිඩ්‍රොකාබන් සෑදීම වැඩි දියුණු කළ හැකි අතර, *COH අතරමැදි හරහා සාදනු ලබන CH4 වැළැක්විය හැකිය.තඹ නැනෝ වයර් අරා (රූපය 5B) දේශීය pH අගය (68) වැඩි කර ගැනීම සඳහා නිරූපණය කර ඇත.බහුලව භාවිතා වන ඉලෙක්ට්‍රෝලය ලෙස, CO2 සංතෘප්ත පොටෑසියම් බයිකාබනේට් (KHCO3) ද්‍රාවණය දේශීය OH− (HCO3− + OH− = CO32− + H2O) ඉක්මනින් උදාසීන කර දේශීය pH අගය අඩු කරයි.දික් වූ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයක් සමඟින්, Cu නැනෝ වයර් අරාව තුළට HCO3− විසරණය වීම කෙසේ හෝ යටපත් කළ හැකි අතර එමඟින් දේශීය OH− සඳහා උදාසීන කිරීමේ බලපෑම යම් ප්‍රමාණයකට යටපත් වේ.සමාන මූලධර්මයක් මත, නිශ්චිතව පාලනය කරන ලද මෙසොපෝර් (රූපය 5C) සහිත තඹ දැල් C2H4 හෝ C2H6 නිෂ්පාදනය සඳහා වැඩිදියුණු කරන ලද FE (32) පෙන්නුම් කරයි.සිදුරු පළල පටු කිරීම මගින් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ මතුපිට දේශීය pH අගය වැඩි කළ හැකි බව පෙන්නුම් කළ අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස C1 නිෂ්පාදන FE අඩු වී C2 නිෂ්පාදන FE වැඩි විය.ඊට අමතරව, සිදුරු ගැඹුර වැඩි කිරීමෙන්, ප්‍රධාන අඩු කිරීමේ නිෂ්පාදනය C2H4 සිට C2H6 දක්වා සුසර කළ හැකිය.C2H6 හි FE 46% තරම් ඉහළ අගයක් විය.ECR තුළ රසායනික ද්‍රව්‍ය සිදුරු තුළට සීමා වී ඇති බැවින්, ගැඹුරු සිදුරු නිසා ඇති වන ප්‍රධාන අතරමැදි දිගු කාලයක් රඳවා තබා ගැනීමේ කාලය සංතෘප්ත C2 හයිඩ්‍රොකාබන් වෙත ඉහළ තේරීමේ ප්‍රධාන හේතුව ලෙස පැහැදිලි කර ඇත.CuI-ව්‍යුත්පන්න Cu නැනෝ තන්තු ද C2H6 (FE = 30% -0.735 V එදිරිව RHE) (89) දෙසට ඉහළ තේරීමක් පෙන්නුම් කළේය.CuI-ව්‍යුත්පන්න Cu නැනෝ තන්තු වල ඇනිසොට්‍රොපික් රූප විද්‍යාව සහ ඉහළ මතුපිට රළුබව මගින් අවශෝෂණය කරන ලද H2 හි උගුලේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කළ හැකි අතර එමඟින් C2H6 හි FE වැඩි කරයි.

(A සිට C) රූප විද්යාව හෝ ව්යුහය බලපෑම්.(A) පරමාණුවල ඝනත්වය (වම් අක්ෂය) සහ දාර දිග (d) ට අදාළව (100) තලයේ (N100) (දකුණු අක්ෂය) පරමාණුවලට දාර අඩවිවල (Nedge) පරමාණුවල අනුපාතය.John Wiley and Sons (58) ගේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී.(B) රූප විද්‍යාවේ යෝජනා ක්‍රමය pH වෙනස් වීමට හේතු විය.John Wiley and Sons (68) ගේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී.(C) විවිධ සිදුරු ප්‍රමාණ සහ ගැඹුර සහිත මෙසොපෝර් තඹවල නිෂ්පාදන තේරීම.John Wiley and Sons (32) ගේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී.(D සිට H දක්වා) Ligand බලපෑම්.(D සහ E) විවිධ වර්ගයේ ඇමයිනෝ අම්ල (D) හෝ විකරණකාරක (E) සමඟ තඹ නැනෝ වයර් (Cu NW) මත −1.9 V හි ECR. රාජකීය රසායන විද්‍යා සංගමයේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කර ඇත (35).(F) Cu(35) මත විවිධ අවශෝෂණ විභවයන් සහිත විවිධ හේලයිඩ ඉලෙක්ට්‍රෝලයන්හි C2H4 නිෂ්පාදන අනුපාත.ඇමරිකානු රසායනික සංගමයේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී (91).NHE, සාමාන්ය හයිඩ්රජන් ඉලෙක්ට්රෝඩය.(G) KOH ඉලෙක්ට්‍රොලයිට්වල විවිධ සාන්ද්‍රණයන්හි C2H4 සහ CO හි FE සහ (H) KOH ඉලෙක්ට්‍රොලයිට්වල විවිධ සාන්ද්‍රණයන්හි C2H4 හි Tafel බෑවුම.(G) සහ (H) විද්‍යාවේ දියුණුව සඳහා වූ ඇමරිකානු සංගමය (AAAS) (33) වෙතින් ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කර ඇත.

කුඩා අණු භාවිතයෙන් උත්ප්‍රේරක මතුපිට වෙනස් කිරීම ECR හි විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා තවත් ප්‍රසිද්ධ උපාය මාර්ගයකි.මෙම උපායමාර්ගය උත්ප්‍රේරක පෘෂ්ඨය අසල ඇති ක්ෂුද්‍ර පරිසරයට බලපෑම් කළ හැකි අතර, මතුපිට ලිගන්ඩ් සහ අතරමැදි අතර අන්තර්ක්‍රියා හේතුවෙන් ප්‍රධාන අතරමැදි ස්ථායී විය හැක.Amine ECR (35) ප්‍රවර්ධනය කිරීම සඳහා නවීකරණය කරන්නෙකු ලෙස වාර්තා කර ඇත.Glycine (Gly), dl-alanine (Ala), dl-leucine (Leu), dl-tryptophan (Tyr), dl-arginine (Arg) සහ dl-tryptophan (Trp) ඇතුළු විවිධ ඇමයිනෝ අම්ල විමර්ශනය කර ඇත. තඹ නැනෝ වයර් මත ඒවායේ බලපෑම අධ්‍යයනය කරන්න (35).රූප සටහන 5D හි පෙන්වා ඇති පරිදි, සියලුම ඇමයිනෝ අම්ල මත පදනම් වූ ලිගන්ඩ් වලට C2+ හයිඩ්‍රොකාබන වල වරණීය බව වැඩි දියුණු කිරීමට හැකි විය.එවැනි වැඩිදියුණු කිරීමක් යෝජනා කරන්නේ ඇමයිනෝ අම්ලයේ ඇති ─COOH සහ ─NH2 ක්‍රියාකාරී කණ්ඩායම් ECR හි වැඩි දියුණු කළ තේරීම සඳහා වගකිව යුතු බවයි.Cu මතුපිට ඇමයිනෝ අම්ල අවශෝෂණය ─COOH සහ ─NH2 කාණ්ඩ (35, 90) හරහා සිදු වූ බව පෙර වාර්තා පෙන්වා දෙයි.─COOH කාණ්ඩය පමණක් අඩංගු ස්ටියරික් අම්ලය (C17H35COOH, RCO2H), ─COOH හි භූමිකාව හඳුනා ගැනීම සඳහා තෝරා ගන්නා ලදී.─COOH හෝ ─NH2 කාණ්ඩ කිසිවක් අඩංගු නොවන a-antraquinone diazonium ලුණු (AQ), o-nitrobenzene ඩයසෝනියම් ලුණු (PhNO2) සහ dodecyl mercaptan (C12H25SH, RSH) වැනි අනෙකුත් විකරණකාරක ද විමර්ශනය කරන ලදී.කෙසේ වෙතත්, ඒවා සියල්ලම C2+ හයිඩ්‍රොකාබන් FE වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා ධනාත්මක නොවීය (රූපය 5E).න්‍යායාත්මක ගනන් බැලීම් වලින් පෙන්නුම් කෙරුනේ, adsorbed zwitterionic glycine හි ─NH3+ කණ්ඩායම් හයිඩ්‍රජන් බන්ධන වැනි ප්‍රබල අන්තර්ක්‍රියා හේතුවෙන් *CHO අතරමැදි ස්ථාවර කළ හැකි බවයි.විද්‍යුත් විච්ඡේදකයට හේලයිඩ අයන හඳුන්වාදීම උත්ප්‍රේරක වෙනස් කිරීමට තවත් ක්‍රමයකි (91, 92).Fig. 5F හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ප්ලාස්මා-සක්‍රීය Cu හි C2H4 නිෂ්පාදන අනුපාතය හේලයිඩ ආකලනවල සහාය ඇතිව සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කළ හැක.Cu(100) මුහුණුවරෙහි (91) I−, Br−, සහ Cl− හි අනුරූප අවශෝෂණ ශක්තියට එකඟව, I− අයනය Br− සහ Cl− වලට වඩා ක්‍රියාකාරී බව පෙන්නුම් කරන ලදී.හේලයිඩ වලට අමතරව, හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් අයන C2H4 තේරීම කෙරෙහි ධනාත්මක බලපෑමක් ද පෙන්නුම් කරයි.මෑතදී, සාජන්ට් සහ සම-සේවකයින් (33) ප්‍රවාහ සෛලයක සාන්ද්‍රිත පොටෑසියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් (KOH) ඉලෙක්ට්‍රෝලය (10 M දක්වා) භාවිතා කරමින් ~70% FE සමඟ CO2-to-C2H4 පරිවර්තනය වාර්තා කරන ලදී.රූප සටහන 5G හි පෙන්වා ඇති පරිදි, 10 M KOH ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ CO සහ C2H4 හි ආරම්භක විභවය 1 M KOH ට සාපේක්ෂව බෙහෙවින් අඩු විය.තවද, C2H4 සෑදීමේ Tafel බෑවුම් (Fig. 5H) හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් සාන්ද්‍රණය වැඩි වීමත් සමඟ අඩු විය (1 M KOH හි 135 mV දශකය−1 සහ 10 M KOH හි 65 mV දශකය−1), සමස්ත අනුපාතයේ විපර්යාසය යෝජනා කරයි- තීරණය කිරීමේ පියවර.ඝනත්ව ක්‍රියාකාරී න්‍යායේ (DFT) ප්‍රතිඵල මගින් සාන්ද්‍රිත හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් තිබීම CO අතරමැදියේ බන්ධන ශක්තිය අඩු කළ හැකි අතර adsorbed OCCO අතරමැදි කාබන් පරමාණු දෙකක් අතර ආරෝපණ අසමතුලිතතාවය වැඩි කළ හැකි බව ඔප්පු විය.එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, OCCO අතරමැදි ශක්තිමත් ඩයිපෝල් ආකර්ෂණයක් හරහා තවදුරටත් ස්ථායී වනු ඇති අතර, CO dimerization සඳහා අඩු සක්‍රීය ශක්ති බාධකයකට තුඩු දෙනු ඇත, එවිට සමස්ත කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු වනු ඇත.

එතනෝල් (CH3CH2OH) වැනි C2+ ඔක්සිජන් ඉතා වටිනා ECR නිෂ්පාදනවල තවත් ප්‍රධාන කාණ්ඩයකි.එතනෝල් කාර්මික සංස්ලේෂණය බලශක්ති-අධික ක්‍රියාවලියක් වන අතර එය එතිලීන් හෝ කෘෂිකාර්මික ආහාර ද්‍රව්‍ය විශාල ප්‍රමාණයක් ද පරිභෝජනය කරයි (40).මේ අනුව, CO2 වෙතින් එතනෝල් හෝ වෙනත් C2+ ඔක්සිජන්කරන විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක නිෂ්පාදනය ආර්ථික හා පාරිසරික අර්ථයක් ඇති කරයි.ECR වෙතින් එතනෝල් උත්පාදනය C2H4 සමඟ අවසාන අතරමැදියක් වන *C2H3O (43) බෙදා ගත් බැවින්, මෙම අතරමැදියේ වරණීය හයිඩ්‍රජනනය මඟින් ECR මාර්ග C2H4 සිට මධ්‍යසාර වෙත මාරු කළ හැකිය (64).කෙසේ වෙතත්, බොහෝ පද්ධතිවල, C2+ ඔක්සිජන් වෙත තෝරා ගැනීමේ හැකියාව හයිඩ්‍රොකාබනවලට වඩා බෙහෙවින් අඩුය (31, 37, 39, 41, 42, 67).මේ අනුව, මෙම කොටසේදී, අපි 25%කට වඩා ආකර්ෂණීය C2+ ඔක්සිජන් FE ලබා ගත හැකි විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක සැලසුම් උපාය මාර්ග ඉස්මතු කරමු.

ඉහත සාකච්ඡා කළ පරිදි, හොඳින් සැලසුම් කරන ලද bimetallic උත්ප්‍රේරක මඟින් C2+ හයිඩ්‍රොකාබන් නිෂ්පාදනය සඳහා තෝරා ගැනීමේ හැකියාව සහ ක්‍රියාකාරකම් වැඩිදියුණු කළ හැක.C2+ ඔක්සිජන් (38, 93, 94) සඳහා විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා සමාන නමුත් සමාන නොවන උපාය මාර්ගයක් ද භාවිතා කර ඇත.උදාහරණයක් ලෙස, Ag-incorporated Cu-Cu2O උත්ප්‍රේරක සුසර කළ හැකි එතනෝල් තේරීම ප්‍රදර්ශනය කළ අතර ඉහළම එතනෝල් FE 34.15% (95) විය.Ag/Cu පරමාණුක අනුපාතය වෙනුවට අදියර මිශ්‍ර Ag-Cu මිශ්‍ර ලෝහයේ ද්විපාර්ශ්වික මායිම එතනෝල් තෝරාගත් නිෂ්පාදනය සඳහා ප්‍රධාන සාධකය ලෙස හඳුනා ගන්නා ලදී.Cu අඩවිය අදියර මිශ්‍ර රටාවකින් (Ag-Cu2OPB) Ag අඩවියට ඉතා සමීප බැවින්, අදියර-සම්බන්ධිත නියැදිය සඳහා එතනෝල් අතරමැදි සෑදීමේ වේගය අදියරෙන් වෙන් කළ (Ag-Cu2OPS) ට සාපේක්ෂව ප්‍රවර්ධනය කළ හැකිය. ), වඩා හොඳ එතනෝල් උත්පාදන කාර්ය සාධනයක් කරා යොමු කරයි.එතනෝල් වලට අමතරව, Cu-Ag bimetallic NPs බෙන්සොට්‍රියසෝල් (93) එකතු කිරීමත් සමඟ CO2 ඇසිටේට් බවට පරිවර්තනය කරන බව ඔප්පු කර ඇත.−1.33 V එදිරිව RHE, ඇසිටේට් හි FE 21.2% විය.මෙම අවස්ථාවෙහිදී හැකි ප්‍රතික්‍රියා මාර්ග දෙකක් යෝජනා කරන ලදී: එකක් CO dimerization මත පදනම් වන අතර අනෙක CO ඇතුළත් කිරීම මත වන අතර, සක්‍රීය Ag අඩවි වල CO අතරමැදි ගොඩනැගීමේ තීරණාත්මක භූමිකාව ඉස්මතු කරයි.එතනෝල් නිෂ්පාදනය සඳහා Cu-Zn උත්ප්‍රේරකවල (රූපය 6, A සහ ​​B) සමාන නිරීක්ෂණයක් වාර්තා විය (38).Zn-Cu මිශ්‍ර උත්ප්‍රේරකවල Zn හි අන්තර්ගතය සුසර කිරීමෙන්, එතනෝල් එදිරිව C2H4 FE අනුපාතය 0.48 සිට 6 දක්වා පරාසයක හොඳින් පාලනය කළ හැකි අතර, C2+ ඔක්සිජන් සෑදීම සඳහා CO-පරිණාමය වන අඩවිවල වැදගත්කම යෝජනා කරයි.මිශ්‍ර උත්ප්‍රේරක සෑදීම න්‍යාස ද්‍රව්‍ය මත වික්‍රියා බලපෑමක් ඇති කළ හැකි අතර එය ඇතැම් විට අනවශ්‍ය විය හැක.මේ අනුව, bimetallic උත්ප්රේරක දෙසට සෘජු මාර්ගයක් සමහර ඉලක්ක නිෂ්පාදන සඳහා වඩාත් සුදුසු විය හැක.Jaramillo සහ සම-සේවකයින් (96) ටැන්ඩම් උත්ප්‍රේරක බලපෑම විමර්ශනය කිරීම සඳහා සරල කළ Au-Cu bimetallic පද්ධතියක් ගොඩනඟා, රන් NP බහු ස්ඵටික Cu තීරු මත සෘජුව තැන්පත් කිරීම මගින් සංස්ලේෂණය කරන ලදී.Bimetallic Au-Cu පිරිසිදු තඹ සහ රත්‍රන් සහ Au-Cu මිශ්‍ර ලෝහය අභිබවා C2+ මධ්‍යසාර සඳහා සහයෝගීතා තේරීම සහ ක්‍රියාකාරකම් ප්‍රදර්ශනය කළේය.Cu තීරු සමග සසඳන විට, bimetallic Au-Cu පද්ධතිය CO උත්පාදනය සඳහා සක්‍රීය වූ Au NPs (Fig. 6C) පැවතීම හේතුවෙන් දේශීය CO සාන්ද්‍රණය වැඩි විය.CO අඩු කිරීම සඳහා රත්‍රන් ක්‍රියාකාරී නොවන බැවින්, Au-Cu bimetallic උත්ප්‍රේරකවල වැඩි දියුණු කරන ලද C2+ මධ්‍යසාර නිෂ්පාදන අනුපාතය ටැන්ඩම් උත්ප්‍රේරක යාන්ත්‍රණයකට ආරෝපණය කරන ලදී.විශේෂයෙන්ම, රන් NP වලට Cu මතුපිට ආසන්නයේ ඉහළ දේශීය CO සාන්ද්‍රණයක් ජනනය කළ හැකිය.ඊළඟට, බහුල දේශීය CO අණු Cu මගින් C2+ ඇල්කොහොල් වලට තවදුරටත් අඩු කළ හැක.

(A සිට C) මිශ්ර ලෝහ බලපෑම්.(A) එතනෝල් සහ C2H4 හි උපරිම FE සහ විවිධ Cu-Zn මිශ්‍ර ලෝහ මත එතනෝල් සහ එතිලීන් වල FE අනුපාතය.(B) විවිධ Cu-Zn මිශ්‍ර ලෝහ මත එතනෝල් වල අර්ධ ධාරා ඝනත්වය.(A) සහ (B) ඇමරිකානු රසායනික සංගමයේ (38) අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.(C) රත්රන්, තඹ සහ Au-Cu bimetallic පද්ධතිය මත CO2 අඩු කිරීම සහ CO පරිණාමය අනුපාත.Nature Publishing Group (96) හි අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී.(D සිට L) රූප විද්යාව හෝ ව්යුහය බලපෑම්.(D) ලෝහ අයන චක්‍රීය ක්‍රමයේ ක්‍රමානුකූල නිදර්ශනය.(E සහ F) ECR කොන්දේසි යටතේ පූර්ව අඩු කිරීමට පෙර (E) සහ පසුව (F) චක්‍ර 100 Cu හි SEM රූප.(G) TEM සහ තෝරාගත්-ප්‍රදේශ ඉලෙක්ට්‍රෝන විවර්තනය යෝජනා කළේ Cu(100), Cu(111) සහ Cu(211) පැතිවල *OCCO සහ *OCCHHO සෑදීම සඳහා Cu(100) නිරාවරණය වන අතර (H) නිදහස් ශක්තියයි.(D) සිට (G) සිට Nature Publishing Group (42) අවසරය ඇතිව නැවත නිෂ්පාදනය කෙරේ.(I) Cu(111), Cu(751) සහ Cu(100) මත විභව ශ්‍රිතයක් ලෙස ඔක්සිජන් හා හයිඩ්‍රොකාබන අනුපාතය.(J) Cu(111), Cu(100), සහ Cu(751) සඳහා සම්බන්ධීකරණ අංක.(I) සහ (J) ජාතික විද්‍යා ඇකඩමියේ (97) අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.(K) Cu NPs සිට cubic-like coper දක්වා පරිවර්තන ක්‍රියාවලියේ යෝජනා ක්‍රමය.ජාතික විද්‍යා ඇකඩමියේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී (98).(L) ECR පෙර සහ පසු නැනෝඩෙන්ඩ්‍රිටික් තඹ වල SEM රූප.ඇමරිකානු රසායනික සංගමයේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී (99).

විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක සඳහා ස්ඵටික මුහුණුවර වරණීය නිරාවරණය විශේෂිත ECR නිෂ්පාදන සඳහා වැඩිදියුණු කරන ලද FE සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා ඵලදායී සහ සරල ප්‍රවේශයක් ලෙස සහ මූලික අවබෝධය සඳහා වැදගත් මාර්ගයක් ලෙස පෙන්නුම් කර ඇත.තනි-ස්ඵටික උත්ප්රේරකවල සරල නමුත් පරිමාණය කළ හැකි සංශ්ලේෂණය අභියෝගාත්මක ය.බැටරි සඳහා ගැල්වනොස්ටැටික් ආරෝපණ-විසර්ජන (GCD) ක්‍රියා පටිපාටිය මගින් ආනුභාව ලත් අපගේ කණ්ඩායම Cu උත්ප්‍රේරකයක (42) ස්ඵටික මුහුණුවර තෝරා ගැනීම සඳහා ලෝහ අයන බයිසිකල් ක්‍රමයක් (රූපය 6D) සංවර්ධනය කරන ලදී.GCD චක්‍ර 100කට පසුව, නිරාවරණය වූ (100) මුහුණුවර සහිත Cu තීරු මත ඝන Cu නැනෝ කියුබ් අරාවක් සාදන ලදී (රූපය 6, E සිට G දක්වා).100-චක්‍ර උත්ප්‍රේරකය සමස්ත C2+ ඇල්කොහොල් FE 30% ට වැඩි සහ අනුරූප C2+ මධ්‍යසාර ධාරා ඝනත්වය 20 mA cm−2 ට වඩා වැඩි විය.කෙසේ වෙතත්, (100) මුහුණුවරෙහි අඩු අනුපාතයක් සහිත 10-චක්‍ර Cu පිරිනමනු ලැබුවේ ~10% ක C2+ ඇල්කොහොල් FE පමණි.DFT අනුකරණය මගින් Cu(100) සහ පියවර (211) පැති Cu(111) ට වඩා C─C සම්බන්ධ කිරීම සඳහා වඩාත් හිතකර බව තහවුරු කරන ලදී.C2+ ඔක්සිජන් නිෂ්පාදනය (Fig. 6I) (97) සඳහා වන ක්‍රියාකාරී-අඩවි මෝස්තර නිර්ණය කිරීම සඳහා ආදර්ශ උත්ප්‍රේරකයක්, විවිධ නිරාවරණය වූ පැතිකඩ සහිත epitaxial Cu පටලයක් භාවිතා කර ඇත.අඩු අසල්වැසියන් සහිත මතුපිටක CO* dimer එකක් H* පරමාණුවලට යාබදව තිබීම සංඛ්‍යානමය වශයෙන් අඩු බැවින්, අඩු සම්බන්ධීකරණ Cu අඩවි හයිඩ්‍රොකාබන සෑදීම මැඩපවත්වා වැඩිදියුණු කළ C2+ ඔක්සිජන් FE වලට හේතු විය හැක. එහි මතුපිට C─C සම්බන්ධ ECR අතරමැදි (97).epitaxial Cu චිත්‍රපට අධ්‍යයනයේ දී, Cu(751) මුහුණුවරෙහි ECR වැඩිදියුණු කළ ඔක්සිජන්/හයිඩ්‍රොකාබන් අනුපාතය පෙන්නුම් කරන බව කතුවරුන් විසින් තහවුරු කරන ලදී.මෙම වැඩි දියුණු කිරීම විවිධ Cu පැතිවල මතුපිට Cu පරමාණු ජ්‍යාමිතිය සහ ඊට අනුරූප අඩු සාමාන්‍ය සම්බන්ධීකරණ අංකය (රූපය 6J) වෙත ආරෝපණය කළ හැකිය, එහිදී Cu පරමාණු පිළිවෙලින්, Cu (751) හි ආසන්නතම අසල්වැසියන් දෙදෙනෙකු, හතරක් සහ හය දෙනෙකු සමඟ සම්බන්ධීකරණය කරන ලදී. Cu(100), සහ Cu(111) පැති.ස්ථානීය රූප විද්‍යාවේදී C2+ ඔක්සිජන් FE වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා ප්‍රතිසංස්කරණය ද භාවිතා කර ඇත.ක්‍රියාකාරී ඝනකයක් වැනි Cu උත්ප්‍රේරකයක් Yang සහ සම-සේවකයින් (98) විසින් වැඩි දියුණු කරන ලද C─C සම්බන්ධ කිරීමේ කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කරන ලදී.විස්තරාත්මකව, ECR සඳහා උත්ප්‍රේරකයක් ලෙස විවිධ පැටවීම් සහිත මොනොඩිස්පර්ස් Cu NPs (6.7 nm) කාබන් කඩදාසි ආධාරක මත තැන්පත් කරන ලදී.පැහැදිලිවම, Cu NP පැටවීම වැඩිවීමත් සමඟ C2+ ඔක්සිජන් වල FE වැඩි වීම නිරීක්ෂණය විය.ඝන ලෙස අසුරන ලද Cu NPs ඉහළ පැටවීමේ තත්ත්‍වයන් යටතේ ECR තුළ ස්ථානීය රූප විද්‍යාත්මක පරිවර්තනයකට භාජනය වූ අතර, අවසානයේ දී ඝනකයක් වැනි රූප විද්‍යාවන් සෑදී ඇත (රූපය 6K).අලුතින් සාදන ලද මෙම ව්‍යුහය වඩා විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරී බව සොයා ගන්නා ලදී.Tafel විශ්ලේෂණය යෝජනා කළේ CO dimerization යනු C2 නිෂ්පාදන සෑදීම සඳහා අනුපාත-නිර්ණය කිරීමේ පියවර වන අතර n-propanol මෙම උත්ප්‍රේරක පද්ධතිය තුළ විවික්ත මාර්ගයක් පෙන්වයි.නැනෝඩෙන්ඩ්‍රික් තඹ යනු C2+ ඔක්සිජන් නිෂ්පාදනය සඳහා රූප විද්‍යාව පාලනය කිරීමේ වැදගත්කම පෙන්වන තවත් උදාහරණයකි (99).කෙටියෙන් කිවහොත්, C2+ මධ්‍යසාර සඳහා හොඳින් නිර්වචනය කරන ලද තඹ නැනෝඩෙන්ඩ්‍රයිට් (රූපය 6L) හි සම්පූර්ණ FE අගය RHE ට සාපේක්ෂව −1.0 V හිදී 25% ක් පමණ විය.−0.9 V හි ආකර්ෂණීය n-propanol FE 13%ක් ලබා ගත හැක. Cu පරමාණුවේ ඉහළ ක්‍රියාකාරිත්වය සැලකිල්ලට ගනිමින්, තඹ මත පදනම් වූ උත්ප්‍රේරක සෑම විටම ECR තුළ ව්‍යුහාත්මක පිරිහීමකින් පීඩා විඳිති, විශේෂයෙන් ඉහළ අධි විභවතාවකදී, එය දුර්වල වීමට හේතු වේ. ස්ථාවරත්වය.කෙසේ වෙතත්, එවැනි නැනෝඩෙන්ඩ්‍රිටික් තඹ මධ්‍යසාර නිෂ්පාදනය සඳහා හොඳ ස්ථායීතාවයක් පෙන්නුම් කළ අතර, පැය 6ක් පුරා ඇල්කොහොල් FE ~24% පෙන්වයි.

පරමාණු පුරප්පාඩු සහ මාත්‍රණ වැනි විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරකවල දෝෂ, සාම්ප්‍රදායික නොවන ECR අතරමැදි අවශෝෂණය කිරීමේ හැකියාව පෙන්නුම් කරන අතර, ඒ අනුව, ඔක්සිජන් වෙත අනුරූප මාර්ගය තෝරා බේරා වැඩි දියුණු කරයි (29, 43, 100).එතිලීන් සහ එතනෝල් නිෂ්පාදනය සඳහා විභව අවසාන අතරමැදි වන *C2H3O උදාහරණයක් ලෙස ගෙන, සාජන්ට් සහ සම-සේවකයින් (43) core-shell Cu විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරකයක දෝෂ වල භූමිකාව විස්තරාත්මකව අධ්‍යයනය කළහ.ඔවුන් න්‍යායාත්මකව පෙන්නුම් කළේ එතිලීන් සහ එතනෝල් සෑදීම සඳහා ප්‍රතික්‍රියා ශක්ති බාධක මුල් C─C සම්බන්ධ කිරීමේ අදියරේදී (0.5-V අධි විභවය) සමාන වන බවයි (රූපය 7A).එවැනි තත්වයක් යටතේ, තඹ පුරප්පාඩුව හඳුන්වාදීම එතිලීන් සෑදීම සඳහා බලශක්ති බාධකය තරමක් වැඩි කරනු ඇත, නමුත් එය එතනෝල් ජනනය කෙරෙහි කිසිදු බලපෑමක් නොපෙන්වයි (රූපය 7B).කෙසේ වෙතත්, Fig. 7C හි පෙන්වා ඇති පරිදි, පුරප්පාඩු සහිත තඹ උත්ප්‍රේරක සහ මතුපිට සල්ෆර් මාත්‍රාව එතිලීන් මාර්ගය සඳහා බලශක්ති බාධකය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කළ හැකි අතර එය තාප ගතික වශයෙන් අහිතකර වේ.කෙසේ වෙතත්, එවැනි වෙනස් කිරීමක් එතනෝල් මාර්ගයට නොසැලකිය හැකි බලපෑමක් පෙන්නුම් කළේය.මෙම සංසිද්ධිය තවදුරටත් පර්යේෂණාත්මකව තහවුරු කරන ලදී.බහුල පෘෂ්ඨ පුරප්පාඩු (Cu2S-Cu-V; Fig. 7D) සහිත මූලික කවච ව්‍යුහගත Cu2S-Cu සංස්ලේෂණය කරන ලදී.හිස් Cu NP වල ඇල්කොහොල් සහ එතිලීන් අනුපාතය 0.18 සිට පුරප්පාඩු රහිත Cu2S-Cu මත 0.34 දක්වාත් පසුව Cu2S-Cu-V මත 1.21 දක්වාත් වැඩි විය, නමුත් සියලුම උත්ප්‍රේරක සඳහා C2+ නිෂ්පාදනවල මුළු FE එක සමානව පැවතුනද (රූපය 7E) .මෙම නිරීක්‍ෂණයෙන් පෙන්නුම් කළේ ඇල්කොහොල් තෝරා ගැනීම ප්‍රවර්ධනය කිරීම DFT ප්‍රතිඵලයට අනුකූලව එතිලීන් නිෂ්පාදනය මර්දනය කිරීම සමඟ සම්බන්ධ වී ඇති බවයි.ඊට අමතරව, ECR සඳහා පිරිසිදු කාබන් ද්‍රව්‍ය අක්‍රිය බැවින් ලෝහ-නිදහස් කාබන් උත්ප්‍රේරක සඳහා දෝෂ ඉංජිනේරුකරණය වඩාත් වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.කාබන් මත පදනම් වූ උත්ප්‍රේරකයක ඉලෙක්ට්‍රොනික ව්‍යුහය වෙනස් කිරීමට නයිට්‍රජන් සහ බෝරෝන් වැනි මාත්‍රාව භාවිතා කර ඇත (31, 43, 100).උදාහරණයක් ලෙස, සිලිකන් උපස්ථරය මත නයිට්‍රජන් මාත්‍රණය කළ නැනෝ දියමන්ති (NDD) පටලය ක්වාන් සහ වෙනත් අය විසින් බෙදා හරින ලදී.(29) ECR වෙතින් තෝරාගත් ඇසිටේට් නිෂ්පාදනය සඳහා (රූපය 7F).ඇසිටේට් ආරම්භක විභවය NDD උත්ප්‍රේරකයක් භාවිතා කරමින් RHE ට සාපේක්ෂව -0.36 V තරම් අඩු වූ අතර, ඇසිටේට් සඳහා FE විභව පරාසයක −0.8 සිට −1.0 V එදිරිව RHE ට වඩා 75% කට වඩා වැඩි විය.එවන් ආකර්ෂණීය දියුණුවක මූලාරම්භය අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා, විවිධ නයිට්‍රජන් අන්තර්ගතයන් හෝ නයිට්‍රජන් විශේෂ සහිත NDD/Si ​​ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සකස් කර විමර්ශනය කරන ලදී (රූපය 7G).කතුවරුන් නිගමනය කළේ ECR සඳහා NDD/Si ​​උත්ප්‍රේරකයේ උසස් ක්‍රියාකාරිත්වය හයිඩ්‍රජන් පරිණාමය සහ N මාත්‍රණය සඳහා එහි ඉහළ විභවතාවට හේතු විය හැකි බවයි, එහිදී N-sp3C විශේෂ ඇසිටේට් නිෂ්පාදනය සඳහා ඉතා ක්‍රියාකාරී විය.ඇසිටේට් සෑදීමේ ප්‍රධාන මාර්ගය CO2 → *CO2− → *(COO)2 → CH3COO− විය හැකි බව විද්‍යුත් චලන දත්ත සහ ස්ථානීය අධෝරක්ත වර්ණාවලිය හෙළිදරව් විය.නයිට්‍රජන් හැර බෝරෝන් නැනෝ දියමන්තිවල ඉලෙක්ට්‍රොනික ව්‍යුහය නියාමනය කිරීම සඳහා හොඳින් ගවේෂණය කරන ලද තවත් විෂම පරමාණුවකි.කෙසේ වෙතත්, බෝරෝන්-මාත්‍රණය කළ නැනෝ දියමන්ති (BDD) CO2 ෆෝමල්ඩිහයිඩ් හෝ ෆෝමේට් (101) දක්වා මනාප ලෙස අඩු කළේය.තවද, ක්වාන් සහ සම-සේවකයින් (102) පෙන්නුම් කළේ බෝරෝන් සහ නයිට්‍රජන් සම-මාත්‍රණය කළ නැනෝ දියමන්ති (BND) ECR මත සහයෝගී බලපෑමක් පෙන්නුම් කරන අතර එමඟින් BDD හි සීමාව ඉක්මවා ගොස් එතනෝල් තෝරා ගත හැකි බවයි.BND1, BND2, සහ BND3 උත්ප්‍රේරක විවිධ නයිට්‍රජන් අන්තර්ගතයන් සහ සමාන බෝරෝන් මාත්‍රණ මට්ටම් සකස් කරන ලදී.රූප සටහන 7H හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ඉහළම නයිට්‍රජන් මාත්‍රණයක් ඇති RHE ට සාපේක්ෂව BND3 උත්ප්‍රේරකය මත 93% දක්වා ඉහළම එතනෝල් තෝරා ගැනීම ලබා ගත හැක.න්‍යායාත්මක ගණනය කිරීම් මගින් BND මත C─C සම්බන්ධ කිරීමේ ක්‍රියාවලිය තාප ගතික වශයෙන් හිතකර බව නිදර්ශනය කරන ලදී, එහිදී බෝරෝන් පරමාණුව CO2 ග්‍රහණය කර ගැනීම ප්‍රවර්ධනය කළ අතර නයිට්‍රජන් මාත්‍රාව එතනෝල් දෙසට අතරමැදි හයිඩ්‍රජන්කරණයට පහසුකම් සලසන ලදී.heteroatom-doped nanodiamond හට CO2 ඉහළ තේරීම් හැකියාවක් සහිත බහු කාබන් ඔක්සිජන් බවට පරිවර්තනය කිරීමේ හැකියාව තිබුණද, මන්දගාමී ආරෝපණ හුවමාරු ක්‍රියාවලිය හේතුවෙන් එහි ECR ක්‍රියාකාරිත්වය ඉතා සීමිතය (වත්මන් ඝනත්වය 2 mA cm−2 ට වඩා අඩුය).දියමන්ති මත පදනම් වූ උත්ප්‍රේරකවල අඩුපාඩු මඟහරවා ගැනීමට ග්‍රැෆීන් මත පදනම් වූ ද්‍රව්‍ය විභව විසඳුමක් විය හැකිය.න්‍යායාත්මකව, ග්‍රැෆීන් ස්ථරයේ දාර පිරිඩිනික් N අඩවි C─C සම්බන්ධ කිරීම සඳහා ක්‍රියාකාරී ස්ථාන ලෙස ගෙන ඇත (103).මෙයට හේතුව වන්නේ දාර අඩවිවල පිරිඩිනික් N තිබීම CO2 CO බවට පරිවර්තනය කළ හැකි වීමයි, එය තවදුරටත් C2+ අණුවකට සම්බන්ධ කළ හැකිය (රූපය 7I).නිදසුනක් ලෙස, *C2O2 අතරමැදි නයිට්‍රජන් මාත්‍රණය කළ කාබන්වල ස්ථායීකරණය කළ හැකි අතර එහි C පරමාණු දෙක පිළිවෙලින් පිරිඩිනික් N සහ එහි යාබද C පරමාණුවට බන්ධනය වේ (103).න්‍යායාත්මක අනාවැකිය පසුව නයිට්‍රජන් මාත්‍රණය කරන ලද ග්‍රැෆීන් ක්වොන්ටම් තිත් (NGQD) උත්ප්‍රේරක (31) භාවිතයෙන් වලංගු කරන ලදී.නයිට්‍රජන් මාත්‍රණය කරන ලද ග්‍රැෆීන් තහඩු (1 සිට 3 μm) කුඩු කිරීමෙන් පසු (රූපය 7J), 1- සිට 3-nm NGQDs ලබා ගන්නා ලද අතර එහිදී දාර ස්ථානවල පිරිඩිනික් N හි ඝනත්වය විශාලත්වයේ ඇණවුම් තුනකින් වැඩි කරන ලදී.−0.78 V එදිරිව RHE, C2+ ඔක්සිජන් සඳහා උපරිම FE 26% දක්වා ළඟා විය හැකිය.මීට අමතරව, Fig. 7K හි පෙන්වා ඇති පරිදි, C2+ ඔක්සිජන් සඳහා අර්ධ ධාරා ඝනත්වය RHE ට සාපේක්ෂව -0.86 V හි 40 mA cm−2 ට ආසන්න වේ, එය වෙනස් කරන ලද නැනෝ දියමන්ති වලට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය.සංසන්දනය කිරීමේදී, N-free graphene quantum dots සහ N-doped graphene oxide, බොහෝ පහල දාර Pyridinic N පෙන්වන අතර, මූලික වශයෙන් H2, CO සහ formate ලබා දෙයි.

(A සිට C දක්වා) ගිබ්ස් නිදහස් ශක්තිය *C2H3O සිට තඹ සඳහා එතිලීන් සහ එතනෝල්, පුරප්පාඩු සහිත තඹ සහ තඹ පුරප්පාඩු සහ මතුපිට සල්ෆර් සහිත තඹ.(D) Cu2S-Cu-V උත්ප්‍රේරකයේ ක්‍රමානුකූල නිදර්ශනය.(E) C2+ ඇල්කොහොල් සහ එතිලීන් වල FE, මෙන්ම ඇල්කොහොල් සහ ඇල්කේන වල FE අනුපාතය.(A) සිට (E) දක්වා Nature Publishing Group (43) අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.(F) NDD හි SEM රූපය.(G) විවිධ නයිට්‍රජන් අන්තර්ගතයන් සහිත NDD මත ඇසිටේට් සහ ෆෝමේට් නිෂ්පාදන අනුපාත.% දී, පරමාණුක%.(F) සහ (G) ඇමරිකානු රසායනික සංගමයේ (29) අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.(H) NDD, BDD, සහ BNDs සඳහා −1.0 V. ජෝන් විලී සහ පුත්‍රයන්ගේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී (102).(I) NGQD වල C─C සම්බන්ධ කිරීම සඳහා සක්‍රිය අඩවිවල ක්‍රමානුකූල නිදර්ශනය.(I) ඇමරිකානු රසායනික සංගමයේ (103) අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.(J) NGQD වල TEM රූපය.පරිමාණ තීරු, 1 nm.(K) NGQDs භාවිතා කරන විවිධ නිෂ්පාදන සඳහා අර්ධ ධාරා ඝනත්වය.(J) සහ (K) Nature Publishing Group (31) හි අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.

විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක වලින් ඔබ්බට, ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සහ උත්ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියාකාරක ගෘහ නිර්මාණ සැලසුම් ECR කාර්ය සාධනය ඉහළ නැංවීම සඳහා තවත් ඵලදායී මාර්ගයක් ඉදිරිපත් කරයි, විශේෂයෙන් නිෂ්පාදන අනුපාතය සහ බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව සඳහා.ඉහළ කාර්යක්‍ෂම C2+ නිෂ්පාදනයක් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා නව විද්‍යුත් ප්‍රතිනිර්මාණ පද්ධති සැලසුම් කිරීම සහ සැකසීම පිළිබඳ සැලකිය යුතු වැඩිදියුණු කිරීම් සිදු කර ඇත.මෙම කොටසේදී, අපි ECR ඉලෙක්ට්‍රෝඩ/ප්‍රතික්‍රියාකාරක සැලසුම විස්තරාත්මකව සාකච්ඡා කරමු.

H-වර්ගයේ සෛල ඒවායේ පහසු එකලස් කිරීම, පහසු ක්‍රියාකාරිත්වය සහ අඩු පිරිවැය සැලකිල්ලට ගනිමින් රසායනාගාර පරිමාණ පරීක්ෂණ වලදී බහුලව භාවිතා වේ.සෛල අයන හුවමාරු පටලයකින් සම්බන්ධ වන ස්වාධීන කැතෝඩ සහ ඇනෝඩ කුටි වලින් සමන්විත වේ (104, 105).මෙම H-වර්ගයේ සෛලයේ මූලික අවාසිය නම් ජලීය විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ අඩු CO2 ද්‍රාව්‍යතාව වන අතර එය පරිසර තත්ව යටතේ 0.034 M පමණක් වන අතර එය j <100 mA cm−2 (64) හි සීමිත CO2 අඩු කිරීමේ ධාරා ඝනත්වයට මග පාදයි.එපමනක් නොව, සීමිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩ පෘෂ්ඨ ප්‍රදේශයක් සහ විශාල අන්තර් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ දුරක් ඇතුළුව අනෙකුත් සහජ දුර්වලතා වර්ධනය වන පර්යේෂණ අවශ්‍යතා සපුරාලීමට අපොහොසත් වී ඇත (105, 106).C2+ නිෂ්පාදන උත්පාදනය සඳහා, H-වර්ගයේ සෛල සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ අධි විභවයන් යටතේ අඩු තේරීමක් පෙන්වයි, උදා, එතිලීන් සඳහා 32% -0.98 V එදිරිව RHE (107), n-propanol සඳහා 13.1% -0.9 V එදිරිව RHE (99) සහ බරපතල තරඟකාරී හයිඩ්‍රජන් පරිණාමය හේතුවෙන් එතනෝල් සඳහා 20.4% -0.46 V එදිරිව RHE (108).

ඉහත ගැටළු විසඳීම සඳහා, ප්රවාහ ප්රතික්රියාකාරකය යෝජනා කරන ලදී (15, 109).ප්‍රවාහ සෛල තුළ, වායුමය CO2 ප්‍රවාහය සෘජුවම කැතෝඩයේ ආහාර ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කළ හැකි අතර එමඟින් ස්කන්ධ විසරණය සහ නිෂ්පාදන අනුපාතය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කිරීමට හේතු වේ (104, 110).ප්‍රවාහ නාලිකා දෙකක් අතර සැන්ඩ්විච් කර ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝඩ බෙදුම්කරු ලෙස බහු අවයවික ඉලෙක්ට්‍රෝලය පටලයක් (PEM) ක්‍රියා කරන ප්‍රවාහ සෛලයක සාමාන්‍ය ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය රූප සටහන 8A පෙන්වයි.වායුමය CO2 සෘජුවම පෝෂණය වන කැතෝඩ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ලෙස ක්‍රියා කිරීම සඳහා උත්ප්‍රේරකය වායු විසරණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් (GDE) මත නිශ්චල වේ.0.5 M KHCO3 වැනි කැතෝලයිට්, උත්ප්‍රේරක ඉලෙක්ට්‍රෝඩය සහ PEM අතර තුනී ස්ථරයක් තුළ අඛණ්ඩව ගලා යයි.මීට අමතරව, ඔක්සිජන් පරිණාම ප්‍රතික්‍රියාව සඳහා ඇනෝඩ පැත්ත සාමාන්‍යයෙන් ජලීය ඉලෙක්ට්‍රෝලය සමඟ සංසරණය වේ (43, 110).H-වර්ගයේ සෛල හා සසඳන විට, මෙම පටල මත පදනම් වූ ප්‍රවාහ සෛල ඉතා උසස් ECR කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරයි.උදාහරණයක් ලෙස, සාජන්ට් සහ සම-සේවකයින් (43) විසින් 8 (B සිට E දක්වා) දක්වා ඇති පරිදි, H-වර්ගයේ සෛල සහ ප්‍රවාහ සෛල දෙකෙහිම Cu2S-Cu-V උත්ප්‍රේරකයේ ECR කාර්ය සාධනය ඇගයීමට ලක් කරන ලදී.H-වර්ගයේ සෛල භාවිතා කරමින්, C2+ නිෂ්පාදන සඳහා උපරිම FE 41% ක් වූ අතර RHE ට සාපේක්ෂව -0.95 V යටතේ ~30 mA cm−2 සම්පූර්ණ ධාරා ඝනත්වය.කෙසේ වෙතත්, C2+ නිෂ්පාදන සඳහා FE 53% දක්වා ඉහළ ගොස් ඇති අතර, ප්‍රවාහ පද්ධතියක RHE ට සාපේක්ෂව -0.92 V යටතේ 400 mA cm−2 පහසුවෙන් සම්පූර්ණ ධාරා ඝනත්වය ඉක්මවයි.ප්‍රවාහ ප්‍රතික්‍රියාකාරකය භාවිතයෙන් එවැනි සැලකිය යුතු කාර්ය සාධනයක් වැඩිදියුණු කිරීම වැඩිදියුණු කරන ලද CO2 විසරණය සහ යටපත් කරන ලද අතුරු ප්‍රතික්‍රියා වලට ආරෝපණය කළ හැකිය, ප්‍රධාන වශයෙන් දේශීය වායු-විද්‍යුත් විච්ඡේදක-උත්ප්‍රේරක ත්‍රිත්ව අතුරුමුහුණත් ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයෙන් ආරම්භ වේ.

(A) ඉලෙක්ට්‍රෝඩ-විද්‍යුත් විච්ඡේදක අතුරුමුහුණතේ විශාලනය කරන ලද ක්‍රමලේඛයක් සහිත ප්‍රවාහ විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ රූප සටහනක්.(A) ජෝන් විලී සහ පුත්‍රයන්ගේ අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කර ඇත (30).(B සිට E) H-වර්ගයේ සෛල සහ ප්‍රවාහ කෝෂය භාවිතයෙන් ECR කාර්ය සාධනය සංසන්දනය කිරීම.(B) සිට (E) සිට Nature Publishing Group (43) අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.(F සිට H දක්වා) ECR ක්‍රියාකාරීත්වයට සාපේක්ෂව ප්‍රවාහ සෛල තුළ විවිධ ඉලෙක්ට්‍රෝලය යොදනු ලැබේ.(F) සිට (H) දක්වා ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරනු ලබන්නේ John Wiley and Sons (30) ගේ අවසරය ඇතිවය.(I සිට K දක්වා) පොලිමර් මත පදනම් වූ වායු විසරණ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ ව්යුහය සහ ස්ථායීතා කාර්ය සාධනය.(I) සිට (K) දක්වා AAAS (33) අවසරය ඇතිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කෙරේ.

ශුන්‍ය පරතරය සෛලය යනු තවත් නැගී එන විද්‍යුත් විච්ඡේදක පන්තියකි, එය ප්‍රවාහ සෛලවල ප්‍රවාහ නාලිකා තවදුරටත් ඉවත් කර අතර අයන හුවමාරු පටලයක් සමඟ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ දෙකක් එකට තද කරයි.මෙම වින්‍යාසය මගින් ස්කන්ධ හුවමාරුව සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරු ප්‍රතිරෝධය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කළ හැකි අතර එමඟින් බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කළ හැකි අතර එය ප්‍රායෝගික යෙදුම්වල වඩාත් ශක්‍ය වේ (110).කැතෝඩයට ලබා දෙන ප්‍රතික්‍රියාකාරක CO2-සංතෘප්ත කැතෝලයිට් හෝ තෙතමනය සහිත CO2 ධාරාව විය හැක.CO2 අඩු කිරීමේ විශේෂ (111) සඳහා ආරෝපණය කිරීම සඳහා ප්‍රෝටෝන මුදා හැරීම සඳහා ජල වාෂ්ප හෝ ජලීය ඉලෙක්ට්‍රෝලය අනිවාර්යයෙන් ඇනෝඩයට පෝෂණය වේ.Gutiérrez-Guerra et al.(109) ශුන්‍ය පරතරය සෛලය තුළ Cu-AC දෙමුහුන් උත්ප්‍රේරකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය ඇගයීමට ලක් කළ අතර 60% ක ඉහළ තේරීමක් සහිත ප්‍රධාන නිෂ්පාදනය වන්නේ ඇසිටැල්ඩිහයිඩ් බව වාර්තා කළේය.මෙම උපාංගයේ තවත් වාසියක් ලෙස, ප්‍රතික්‍රියාකාරක ප්‍රවාහය පීඩනයට පත් කිරීම සහ දේශීය CO2 සාන්ද්‍රණය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කිරීම ඉතා පහසු වන අතර එමඟින් විශාල ධාරා ඝනත්වයන් සහ ඉහළ ප්‍රතික්‍රියා අනුපාත (110) ඇතිවේ.කෙසේ වෙතත්, ශුන්‍ය පරතරය සෛලවල වේගවත් අයන හුවමාරු අනුපාතය කැතෝලයිට් ආම්ලික කිරීමට නැඹුරු වන අතර, ප්‍රතික්‍රියාව CO2 අඩු කිරීම (112) වෙනුවට H2 පරිණාමය දෙසට මාරු කරයි.මෙම ගැටලුව විසඳීම සඳහා, Zhou සහ සම-සේවකයින් (112, 113) CO2 අඩු කිරීමේ ප්‍රතික්‍රියාව සඳහා කැතෝඩය අසල නිසි pH අගය පවත්වා ගැනීම සඳහා කැතෝඩය සහ පටලය අතර සංසරණ ජලීය ඉලෙක්ට්‍රෝලය සහිත බෆර තට්ටුවක් ඇතුළු කළහ.ඇසිටෝන්, එතනෝල් සහ එන්-ප්‍රොපනෝල් ඇතුළුව ශුන්‍ය පරතරය සෛල පදනම් කරගෙන විවිධ C2+ නිෂ්පාදන අනාවරණය වුවද, FEs තවමත් සාපේක්ෂව අඩුය.බොහෝ වාර්තා කරන ලද අධ්‍යයනයන් සෑම විටම අවධානය යොමු කරන්නේ අඩු ප්‍රතික්‍රියාවේදී ප්‍රෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන මාරු කිරීම් අඩු සංඛ්‍යාවක් ඇතුළත් වන C1 නිෂ්පාදන කෙරෙහි ය.එබැවින්, C2+ නිෂ්පාදන සඳහා ශුන්‍ය පරතරය සෛලයේ ශක්‍යතාව තවමත් විවාදයට ලක්ව ඇත (110).

එපමනක් නොව, ක්ෂුද්‍ර තරල විද්‍යුත් විච්ඡේදක සෛල (MECs) යනු කෙනිස් සහ සම-සේවකයින් (39, 114) විසින් වැඩි දියුණු කරන ලද ඉතා ආකර්ශනීය විද්‍යුත් විච්ඡේදක වින්‍යාසයකි.මෙම උපකරණය තුළ, ඇනෝඩය සහ කැතෝඩය වෙන් කිරීම සඳහා ගලා යන ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් ප්‍රවාහයෙන් පිරුණු තුනී අවකාශයකින් (<1 mm ඝනකම) පටලය ප්‍රතිස්ථාපනය වේ.CO2 අණු ඉක්මනින් කැතෝඩය අසල ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝඩ-විද්‍යුත් විච්ඡේදක අතුරුමුහුණතට විසරණය විය හැකි අතර ස්ථාවර GDE දෙක ගලා යන ඉලෙක්ට්‍රෝලය මගින් සෝදා හරිනු ලැබේ.පටල මත පදනම් වූ ප්‍රවාහ සෛල හා සසඳන විට, MECs ඉහළ පටල පිරිවැය වළක්වා ගැනීම පමණක් නොව, ජල කළමනාකරණය අවම කරයි, විශේෂයෙන් ජල අණු ඔස්මොටික් ඇදගෙන යාම හේතුවෙන් ඉහළ ධාරා ඝනත්වයකින් ක්‍රියාත්මක වන විට ඇනෝඩ වියළීම සහ කැතෝඩ ගංවතුර ඇතිවීම ගැන සඳහන් කරයි. පටලය හරහා ඇනෝඩයේ සිට කැතෝඩය දක්වා ප්‍රෝටෝන පරිවහනය (115).අප දන්නා පරිදි, කැපී පෙනෙන කුසලතා සහ ජයග්‍රහණ තිබියදීත්, අවම අධ්‍යයන සංඛ්‍යාවක් මුල් MEC වල C2+ නිෂ්පාදන ලබා ගෙන ඇත.C2+ සෑදීමේ ප්‍රතික්‍රියාවට අවශ්‍ය බහු ප්‍රෝටෝනයට සහභාගී නොවී, ඇනෝඩයේ සෑදෙන ප්‍රෝටෝන පහසුවෙන් කැතෝඩ අවටින් බැස යාම හෝ ගලා යන ඉලෙක්ට්‍රෝලය මගින් සෝදා හරින ලද “පාවෙන” බලපෑම නිසා මෙය සිදු විය හැකිය.සමපේක්ෂනය පහත උදාහරණයෙන් තහවුරු කළ හැක.2016 දී, Kenis සහ සම-සේවකයින් (31) විසින් නවීකරණය කරන ලද සහ පටල අඩංගු MEC මත CO2 සිට C2+ නිෂ්පාදන දක්වා සාර්ථක ලෙස අඩු කිරීම වාර්තා කරන ලද අතර, NGQDs හට CO2 අණු 55% FE (31% එතිලීන් සඳහා, 14%, 14%) සමඟ C2+ දක්වා අඩු කළ හැකිය. එතනෝල් සඳහා, ඇසිටේට් සඳහා 6%, සහ n-ප්‍රොපනෝල් සඳහා 4%) 1 M KOH ද්‍රාවණයක RHE ට එරෙහිව −0.75 V ව්‍යවහාරික විභවයකදී.විද්‍යුත් විච්ඡේදක පරිසරයක් නිෂ්පාදන තෝරාගැනීමට ද සැලකිය යුතු ලෙස බලපෑ හැකි බව පෙන්වා දීම වැදගත් ය.නිදසුනක් ලෙස, Jiao සහ සම-සේවකයින් (30) නැනෝපෝර Cu උත්ප්‍රේරකයක් සංස්ලේෂණය කර, පටල මත පදනම් වූ MEC එකක විවිධ විද්‍යුත් විච්ඡේදක (KHCO3, KOH, K2SO4, සහ KCl) භාවිතයෙන් එහි ECR කාර්ය සාධනය පරීක්ෂා කළහ.8 (F සහ G) හි පෙන්වා ඇති පරිදි ක්ෂාරීය ඉලෙක්ට්‍රෝලය (KOH) හි CO2 අඩු කිරීම ඉහළම C2+ තෝරා ගැනීමේ හැකියාව සහ ධාරා ඝනත්වය ප්‍රදර්ශනය කරන බව ඔවුහු අනාවරණය කළහ.1 M KOH විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ -0.67 V එදිරිව RHE හිදී, C2+ සඳහා ලබාගත් FE 653 mA cm−2 ක අර්ධ ධාරා ඝනත්වයකින් 62% දක්වා ළඟා වේ, එය විද්‍යුත් රසායනික CO2 අඩු කිරීම්වලදී මෙතෙක් වාර්තා වී ඇති ඉහළම ධාරා ඝනත්වය අතර වේ. C2+ නිෂ්පාදන දෙසට.එතිලීන් (38.6%), එතනෝල් (16.6%) සහ n-propanol (4.5%) කුඩා ඇසිටේට් ප්‍රමාණයක් සහිත ප්‍රධාන C2+ නිෂ්පාදන වේ.C2+ නිෂ්පාදන සඳහා ගණනය කරන ලද මතුපිට pH අගය සහ FE අතර ප්‍රබල සහසම්බන්ධයක් ඇති බව ද ඔවුහු පෙන්වා දුන්හ.න්‍යායික ගණනය කිරීම් යෝජනා කළේ මතුපිටට ආසන්න OH− අයනවලට C─C සම්බන්ධ කිරීම සඳහා දැඩි ලෙස පහසුකම් සැලසිය හැකි බවයි (31).

විද්‍යුත් විච්ඡේදක වින්‍යාසයට අමතරව, විවිධ විද්‍යුත් විච්ඡේදකවල යොදන විද්‍යුත් විච්ඡේදනය ද අවසාන ECR නිෂ්පාදන සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් කළ හැකිය.අප ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, ඉහළ ක්ෂාරීය KOH විසඳුම් සෑම විටම H-වර්ගයේ සෛල වලට වඩා විශිෂ්ට කාර්ය සාධනයක් සහිත ප්‍රවාහ සෛලවල භාවිතා වේ.KOH ඉලෙක්ට්‍රෝලය මගින් ඉහළ විද්‍යුත් විච්ඡේදක සන්නායකතාවක් සැපයිය හැකි අතර, උත්ප්‍රේරක සහ තොග ඉලෙක්ට්‍රෝලය මත තුනී ඉලෙක්ට්‍රෝලය ආලේපනය අතර ඕමික් ප්‍රතිරෝධය අඩු කළ හැකි අතර C2+ සෑදීම සඳහා අවශ්‍ය අධි විභවයන් තවදුරටත් අඩු කළ හැකිය (31).DFT ප්‍රතිඵල තවදුරටත් තහවුරු කරන්නේ OH− අයන පැවතීම CO dimerization සඳහා ශක්ති බාධකය අඩු කළ හැකි අතර එමඟින් C2+ සෑදීම ඉහළ නංවන අතර C1 සහ H2 සෑදීමේ තරඟය මැඩපවත්වයි (30, 33).කෙසේ වෙතත්, H-වර්ගයේ සෛල තුළ ක්ෂාරීය KOH ඉලෙක්ට්‍රෝලය ලෙස භාවිතා කළ නොහැක.මෙයට හේතුව CO2 ප්‍රවාහයන් KOH ද්‍රාවණ සමඟ ශීඝ්‍රයෙන් ප්‍රතික්‍රියා කරන අතර අවසාන වශයෙන් H-වර්ගයේ සෛලවල (30) උදාසීන pH අගය සහිත බයිකාබනේට් ද්‍රාවණයක් සාදනු ඇත.කෙසේ වෙතත්, ප්‍රවාහ සෛල වලදී, CO2 GDE හරහා විසරණය වූ පසු, CO2 අණු ත්‍රිත්ව මායිම් අවධියේදී (CO2-උත්ප්‍රේරක-විද්‍යුත් විච්ඡේදක) පරිභෝජනය කර ක්ෂණිකව අඩු කරන ලද නිෂ්පාදන සෑදීමට සිදුවේ.මීට අමතරව, විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ දුර්වල ස්වාරක්ෂක ධාරිතාව, ස්ථාවර විද්‍යුත් විච්ඡේදක වින්‍යාසයන්හි ඉලෙක්ට්‍රෝඩය වටා pH අගය වේගයෙන් වැඩි කිරීමට සමත් වන අතර, ගලා යන ඉලෙක්ට්‍රෝලය මතුපිට ප්‍රබෝධමත් කර විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ pH උච්චාවචනය අවම කරයි (33, 116).

ECR යනු විසරණ-පාලිත ප්‍රතික්‍රියාවක් බව ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, ඉහළ ප්‍රතික්‍රියා පීඩනය ද තොග සහ අතුරු මුහුණත CO2 සාන්ද්‍රණය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කළ හැකිය.සාමාන්‍ය අධි පීඩන ප්‍රතික්‍රියාකාරක මල නොබැඳෙන වානේ ස්වයංක්‍රීය ක්ලේව් වලට සමාන වන අතර, අධි පීඩන CO2 (atm 60 දක්වා) සෛලය තුළට හඳුන්වා දිය හැකි අතර, FE සහ C2+ හි වත්මන් ඝනත්වය යන දෙකෙහිම කැපී පෙනෙන වැඩි වීමක් ඇති කරයි. , 118).ප්‍රධාන නිෂ්පාදනය ලෙස එතිලීන් සහිත Cu ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් මත වත්මන් ඝනත්වය 30 atm යටතේ 163 mA cm−2 දක්වා වැඩි දියුණු කළ හැකි බව Sakata සහ co-workers (119) පෙන්වා දුන්නේය.බොහෝ ලෝහ උත්ප්‍රේරක (උදා, Fe, Co, සහ Ni), පරිසර පීඩනයේදී C2+ නිෂ්පාදනය සඳහා ක්‍රියාකාරකමකින් තොරව, ඉහළ පීඩනයකදී CO2 එතිලීන්, ඊතේන්, ප්‍රොපේන් සහ අනෙකුත් ඉහළ පෙළේ C2+ නිෂ්පාදන දක්වා අඩු කළ හැකිය.ඉලෙක්ට්රෝඩ මතුපිට (117, 120) CO2 ලබා ගැනීමේ හැකියාව වෙනස් කරන ආකාරයෙන් නිෂ්පාදනවල තේරීම CO2 පීඩනය මත කැපී පෙනෙන ලෙස රඳා පවතින බව පෙන්නුම් කර ඇත.ප්‍රධාන අඩු කරන ලද නිෂ්පාදන H2 සිට හයිඩ්‍රොකාබන (C2+ ඇතුළත්) දක්වා සහ අවසාන වශයෙන් CO/HCOOH දක්වා වැඩි CO2 පීඩනය සමඟ වෙනස් වේ.සැලකිය යුතු ලෙස, CO2 පීඩනය ප්‍රවේශමෙන් නිරීක්ෂණය කළ යුතුය, මන්ද අධික ඉහළ හෝ අඩු CO2 පීඩන අතිරික්ත හෝ සීමිත CO2 විසරණ අනුපාතයක් ඇති කරයි, එය CO/HCOOH හෝ H2 නිෂ්පාදනයට හිතකර වේ.C─C සම්බන්ධ කිරීමේ ප්‍රතික්‍රියාවට පහසුකම් සැලසිය හැකි අතර C2+ නිෂ්පාදන තෝරා ගැනීමේ හැකියාව වැඩිදියුණු කළ හැක්කේ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ මතුපිට ජනනය වන අතරමැදි CO සහ ධාරා ඝනත්වයේ ගැළපෙන ප්‍රමාණයකට පමණි (119).

උසස් ව්‍යුහයන් සහිත නව ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් සැලසුම් කිරීම තෝරාගත් C2+ නිෂ්පාදනය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා තවත් වැදගත් දිශාවකි.මුල් අවධියේදී, වැඩ කරන ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සිදුරු රහිත ලෝහ තීරු වන අතර මන්දගාමී ස්කන්ධ මාරුවෙන් පීඩා විඳිති (26, 105).එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, උත්ප්‍රේරක අංශු (121) වෙත CO2 විසරණයට පහසුකම් සපයන ජලභීතික නාලිකා සැපයීම මගින් දුර්වල සෛල ක්‍රියාකාරිත්වය සමනය කිරීමට GDE යෝජනා කරන ලදී.සාම්ප්‍රදායික GDE සාමාන්‍යයෙන් 8A (30, 33) හි පහළ කොටසේ පෙන්වා ඇති පරිදි උත්ප්‍රේරක ස්තරයක් (CL) සහ වායු විසරණ ස්ථරයක් (GDL) සමන්විත වේ.සෛල ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා GDE හි පිහිටුවා ඇති වායු-ද්‍රව-උත්ප්‍රේරක අතුරුමුහුණත ඉතා වැදගත් වේ.සිදුරු සහිත ද්‍රව්‍ය (සාමාන්‍යයෙන් කාබන් කඩදාසි) සමඟ එකලස් කරන ලද GDL මගින් බහුල CO2 මාර්ග සැපයිය හැකි අතර වේගවත් විද්‍යුත් විසරණ වේගය සහතික කළ හැකිය.එය ප්‍රෝටෝන, ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ CL සිට ඉලෙක්ට්‍රෝලය (121) දක්වා අඩු කිරීමේ නිෂ්පාදන සඳහා අඩු ප්‍රතිරෝධක ප්‍රවාහන මාධ්‍යයක් ලෙස ද ක්‍රියා කරයි.ඩ්‍රොප් වාත්තු කිරීම, වායු බුරුසුව සහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩෙපොසිෂන් යනු GDE (122) සකස් කිරීමේ පොදු තාක්ෂණයයි.GDE සමඟ එකලස් කරන ලද උත්ප්‍රේරක C2+ නිෂ්පාදන වෙත CO2 විද්‍යුත් ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමේදී දැඩි ලෙස විමර්ශනය කර ඇත.සැලකිය යුතු ලෙස, හිතකර කාර්ය සාධනයක් සහිත ඉහත සඳහන් ප්‍රවාහ සෛල සියල්ල GDE සමඟ සම්බන්ධ වී ඇත.1990 තරම් මුල් කාලයේ, Sammels සහ co-workers (123) වාර්තා කළේ Cu-coated GDEs 667 mA cm−2 ඉහළ ඝනත්වයක් සහිත එතිලීන් සඳහා 53% ක ඉහළ FE ලබා ගත් බවයි.එතිලීන් සහ එතනෝල් වල වරණීයතාව වැඩි දියුණු කිරීම Cu-පාදක උත්ප්‍රේරක මත සෑම විටම සම නිෂ්පාදනය වන ප්‍රධාන අභියෝගයක් වන්නේ ඒවායේ ඉතා සමාන යාන්ත්‍රික ප්‍රතික්‍රියා මාර්ග නිසාය.එපමනක් නොව, එතනෝල් හා සසඳන විට එතිලීන් වල ඉහළ ඵලදායිතාව සහ තෝරා ගැනීමේ හැකියාව Cu-පාදක GDE (25, 36) මත නිරීක්ෂණය කර ඇති බව පෙන්වා දීම වැදගත් වේ.Gewirth සහ සම-සේවකයින් (36) ඉලෙක්ට්‍රෝඩෙපොසිටඩ් Cu-Ag GDE මත එතිලීන් සඳහා 60% ක විශිෂ්ට FE සහ 25% ක එතනෝල් සඳහා යටපත් කරන ලද FE පෙන්නුම් කරන ලදී, සම්පූර්ණ ධාරා ඝනත්වය -0.7 V ට සාපේක්ෂව ~300 mA cm−2 වෙත ළඟා වූ විට. RHE.එය විශාල ධාරා ඝනත්වයකදී මෙතරම් ඉහළ තේරීමක් ලබා ගත් දුර්ලභ කෘතියකි.මෙම සොයාගැනීමෙන් ඇඟවෙන්නේ GDE-සංස්ථාපිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් ප්‍රතික්‍රියා මාර්ග සුසර කිරීම සඳහා හොඳ මාර්ගයක් සපයන අතර, අඩු කරන ලද නිෂ්පාදනවල තේරීම ඉහළ ධාරා ඝනත්වයකින් ලබා ගත හැකි බවයි.

ප්‍රවාහ සෛල සඳහා ප්‍රායෝගික යෙදුමක් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා ස්ථාවර දිගු කාලීන ක්‍රියාකාරිත්වය අත්‍යවශ්‍ය බැවින් GDE වල ස්ථායීතාවය ද අවධානය යොමු කළ යුතු වැදගත් ප්‍රශ්නයක් වේ.GDEs සමඟින් ලබා ගත් කැපී පෙනෙන CO2-to-C2+ කාර්ය සාධනය තිබියදීත්, උත්ප්‍රේරක, GDL සහ බන්ධන ස්ථරවල දුර්වල යාන්ත්‍රික ඇලවීම හේතුවෙන් ස්ථායීතාවය තවමත් දුර්වලය (77, 124).GDL හි ඇති කාබන් මතුපිට ජලභීතිකාවේ සිට හයිඩ්‍රොෆිලික් දක්වා වෙනස් විය හැක, එය අධි විභවතාවන්හි දී ඇති වූ ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියාව හේතුවෙන්, GDL හි ගංවතුර හා අවහිර වූ CO2 විසරණ මාර්ග (33).මෙම ගැටළුව විසඳීම සඳහා පර්යේෂකයන් විසින් පොලිටෙට්‍රාෆ්ලෝරෝඑතිලීන් (PTFE) හි ජලභීතික පලංචිය GDE වලට ඒකාබද්ධ කරන ලදී.ජලභීතික Nafion හා සසඳන විට, ජලභීතික PTFE ස්ථරයක් උසස් දිගු කාලීන ස්ථාවරත්වයක් ලබා දෙයි (33).සාජන්ට් සහ සම-සේවකයින් (33) වෙන් කරන ලද PTFE සහ කාබන් NP අතර Cu උත්ප්‍රේරකයක් එක්රැස් කරන ලද අතර, ජලභීතික PTFE ස්ථරයට NPs සහ මිනිරන් ස්ථර නිශ්චල කළ හැකි අතර එමඟින් ස්ථායී ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතුරුමුහුණතක් (පය. 8, I සහ J).එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන්, 75 සිට 100 mA cm−2 වත්මන් ඝනත්වයේ දී 7 M KOH ද්රාවණය තුළ එතිලීන් නිෂ්පාදනය සඳහා FE 70% දක්වා වැඩි විය.මෙම ප්‍රවාහ ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ ආයු කාලය පැය 150 කට වඩා වැඩි කාලයක් දක්වා දීර්ඝ කරන ලද අතර එය එතිලීන් තේරීමේ නොසැලකිලිමත් අලාභයක් සමඟින්, 8K හි දැක්වෙන පරිදි සම්ප්‍රදායික GDE වලට වඩා 300 ගුණයකින් දිගු වේ.එවැනි සැන්ඩ්විච් ව්‍යුහයක් විශිෂ්ට GDE නිර්මාණයක් බව පෙන්නුම් කර ඇත.නිදසුනක් ලෙස, Cui සහ සම-සේවකයින් (124) හයිඩ්‍රොෆෝබික් නැනෝපොරස් පොලිඑතිලීන් පටල දෙකකින් කපා ඇති ක්‍රියාකාරී ඉලෙක්ට්‍රෝඩ තට්ටුවක් සහිත ට්‍රයිලේයර් ව්‍යුහයක් නිර්මාණය කළේය.පිටත හයිඩ්‍රොෆෝබික් ස්ථරවලට තොග ද්‍රාවණයෙන් විද්‍යුත් විච්ඡේදක ප්‍රවාහය මන්දගාමී කළ හැකි අතර, වැඩ කරන ඉලෙක්ට්‍රෝඩය වටා ස්ථායී, ඉහළ දේශීය pH අගයක් ඇති කරයි.CO2 ප්‍රවාහනය සහ අවශෝෂණය වැඩි දියුණු කළ හැකි අන්තර් ස්ථර අවකාශය ප්‍රශස්ත කිරීම ද එවැනි සැලසුමක වැදගත් වේ (124).මෑතකදී, කාබන් නැනෝ ටියුබ් ද ඒවායේ ඉහළ සිදුරු, හොඳ සන්නායකතාවය සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ මහා ප්‍රවාහනයට පහසුකම් සැලසිය හැකි ජලභීතිකාව හේතුවෙන් GDE වලට ඒකාබද්ධ වී ඇත (77).

ECR හි උද්වේගකර ප්‍රගතිය තිබියදීත්, අඩු වියදම්, මහා පරිමාණ C2+ නිෂ්පාදන උත්පාදනය සඳහා උපාය මාර්ග ඇත්තේ කලාතුරකිනි (125).මෙම අවස්ථාවෙහිදී, ECR හි ප්‍රතික්‍රියා යාන්ත්‍රණයන් අවබෝධ කර ගැනීමට සහ මෙම පොරොන්දු වූ තාක්‍ෂණය වාණිජකරණය කිරීමට අභියෝග සහ අවස්ථා සමගාමී වේ.

කාබන් ලූපය වැසීමට සහ සුළං සහ සූර්ය වැනි කඩින් කඩ පුනර්ජනනීය බලශක්ති ගබඩා කිරීමට අලංකාර විසඳුමක් ලෙස, පසුගිය දශක කිහිපය තුළ කාර්යක්ෂම CO2 පරිවර්තනයක් ලබා ගැනීම සඳහා සැලකිය යුතු ප්‍රගතියක් ලබා ඇත.ECR හා සම්බන්ධ ක්‍රියාවලි පිළිබඳ අවබෝධය එහි මුල් දිනවල සිට (126) බොහෝ දුර ගොස් ඇති අතර, C2+ නිෂ්පාදන වෙත ECR හරහා C─C සම්බන්ධ කිරීම තවමත් ප්‍රායෝගික භාවිතය සඳහා සූදානම් නැත.මෙම සමාලෝචනයේදී, සියුම් උත්ප්‍රේරක සුසර කිරීම, විද්‍යුත් විච්ඡේදක බලපෑම්, විද්‍යුත් රසායනික තත්ත්වයන් සහ විද්‍යුත් රසායනික ඉලෙක්ට්‍රෝඩ/ප්‍රතික්‍රියාකාරක සැලසුම් ඇතුළුව, ECR හරහා C2+ නිෂ්පාදන සඳහා තේරීම් සහ නිෂ්පාදන අනුපාතය ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි වත්මන් උපාය මාර්ග පිළිබඳව අපි සවිස්තරාත්මක බැල්මක් ගත්තෙමු.

ECR සඳහා කොපමණ උත්සාහයක් දැරුවද, ECR වාණිජකරණය කිරීමට පෙර විසඳිය යුතු වත්මන් උත්ප්‍රේරක සහ ECR පද්ධතිය සමඟ ගැටලු රාශියක් පවතී.පළමුව, කාර්යක්ෂම C─C සම්බන්ධ කිරීම සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා ප්‍රමුඛ උත්ප්‍රේරකයක් ලෙස, Cu බරපතල ස්ථායීතා ගැටළු වලින් පීඩා විඳිති, විශේෂයෙන් ජලීය ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ, සහ ECR තත්ත්ව යටතේ ඒවායේ ඉහළ පරමාණු සංචලනය, අංශු එකතු වීම සහ ව්‍යුහය පිරිහීම හේතුවෙන් කලාතුරකින් පැය 100ක් ජීවත් විය හැක.මේ අනුව, Cu-පාදක උත්ප්‍රේරකයක් භාවිතයෙන් දිගුකාලීන ස්ථායීතාවයක් ලබා ගන්නේ කෙසේද යන්න තවමත් විවෘත අභියෝගයකි.Cu-පාදක උත්ප්‍රේරකය ශක්තිමත් අන්තර්ක්‍රියාවක් සහිත නිශ්චිත ආධාරකයක් මත නැංගුරම් ලෑම උත්ප්‍රේරක ව්‍යුහය / රූප විද්‍යාව ආරක්ෂා කිරීමට විශ්වාසදායක උපාය මාර්ගයක් විය හැකි අතර එමඟින් වැඩි දියුණු කළ ආයු කාලයක් සපයයි.තවද, ECR අතරතුර ජලීය ද්‍රාවණය ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම සඳහා බහු අවයවීය පටල ඉලෙක්ට්‍රෝලය භාවිතා කිරීමෙන් Cu-පාදක උත්ප්‍රේරකයේ ස්ථායීතාවය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කළ හැක.ඊට අමතරව, උත්ප්‍රේරකවල දෘෂ්ටිකෝණයෙන්, උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරීත්වය ක්ෂය වීම නිරීක්ෂණය කිරීම සහ අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා ස්ථානීය/ඔපෙරාන්ඩෝ ගුනාංගීකරණ ශිල්පීය ක්‍රම සහ න්‍යායික ආකෘති නිර්මාණය ද භාවිතා කළ යුතු අතර, එමඟින් උත්ප්‍රේරකයේ ක්ෂය වීම සහ විෂ වීම අවම මට්ටමට මැඩපැවැත්වීම.අවධානය යොමු කළ යුතු ECR උත්ප්‍රේරකවල තවත් වැදගත් කරුණක් වන්නේ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සඳහා සංස්ලේෂණ ප්‍රොටෝකෝලය ශක්‍ය කරවීමයි.මේ සඳහා, බහුලව පවතින ආහාර ද්‍රව්‍ය භාවිතයෙන් කෘතිම ක්‍රියා පටිපාටි විධිමත් කිරීම වඩාත් සුදුසුය.

දෙවනුව, ECR වෙතින් ජනනය කරන ලද C2+ ඔක්සිජන් සාම්ප්‍රදායික H- හෝ ප්‍රවාහ සෛල ප්‍රතික්‍රියාකාරක සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ ද්‍රාව්‍ය (උදා, KHCO3 සහ KOH) සමඟ මිශ්‍ර කරනු ලැබේ, කෙසේ වෙතත්, පිරිසිදු ද්‍රව ඉන්ධන ද්‍රාවණ නැවත ලබා ගැනීම සඳහා අමතර වෙන් කිරීම් සහ සාන්ද්‍රණ ක්‍රියාවලීන් අවශ්‍ය වේ. ප්රායෝගික යෙදුම්.ඒ අතරම, පරිණාමය වූ C2+ හයිඩ්‍රොකාබන H2 සහ අවශේෂ CO2 සමඟ මිශ්‍ර වේ.මේ අනුව, වර්තමාන ECR තාක්‍ෂණය සඳහා මිල අධික වෙන් කිරීමේ ක්‍රියාවලියක් අත්‍යවශ්‍ය වන අතර, එය ප්‍රායෝගික යෙදුමෙන් ECR තවදුරටත් බාධා කරයි.එබැවින්, පිරිසිදු ද්‍රව ඉන්ධන විසඳුම් සහ පිරිසිදු වායු හයිඩ්‍රොකාබන, විශේෂයෙන්ම ඉහළ නිෂ්පාදන සාන්ද්‍රණයන් සමඟ සෘජුව සහ අඛණ්ඩව නිෂ්පාදනය කරන්නේ කෙසේද යන්න ECR ප්‍රායෝගිකව යෙදවීම සඳහා ඉතා යෝග්‍ය වේ.නුදුරු අනාගතයේ දී ECR හරහා පිරිසිදු නිෂ්පාදන සෘජුව උත්පාදනය කිරීමේ වැදගත්කම අපි මෙසේ පුරෝකථනය කරමු, එමඟින් ECR තාක්‍ෂණය වෙළඳපොළට බෙහෙවින් සමීප විය හැකිය (127).

තෙවනුව, ECR තාක්‍ෂණයේ එතනෝල්, ඇසිටික් අම්ලය සහ එතිලීන් වැනි C─O සහ C─H බන්ධන සෑදීම දැඩි ලෙස අධ්‍යයනය කර ඇති අතර, වෙනත් වර්ගවල නිෂ්පාදන ගවේෂණය කිරීම ECR තාක්‍ෂණය සඳහා වැදගත් වන අතර ආර්ථික උනන්දුවක් දක්වයි.උදාහරණයක් ලෙස, මෑතකදී, හැන් සහ සම සේවකයින් (128) ECR විසින් 2-bromoethnol නිෂ්පාදනය වාර්තා කරන ලදී.C─Br බන්ධනය ස්ථානගතව සෑදීම මගින් නිෂ්පාදනය එතනෝල් සිට 2-bromoethnol දක්වා පරිවර්තනය කරයි, එය රසායනික හා ඖෂධ සංස්ලේෂණයේ වැදගත් ගොඩනැඟිලි ඒකකයක් වන අතර ඉහළ එකතු කළ අගයක් පෙන්වයි.මේ අනුව, දැනට හොඳින් අධ්‍යයනය කර ඇති C2+ නිෂ්පාදනවලින් ඔබ්බට, ඔක්සලික් අම්ලය (129) වැනි කලාතුරකින් ගවේෂණය කරන ලද නිෂ්පාදන ඉලක්ක කර ගැනීම සහ චක්‍රීය සංයෝග වැනි වඩාත් සංකීර්ණ C2+ අණු සංශ්ලේෂණය කිරීම අනාගත ECR පර්යේෂණ සඳහා තවත් හොඳ මාර්ගයක් බව අපි විශ්වාස කරමු.

අවසාන වශයෙන් නොව, ECR නිෂ්පාදන අනුපාතය වාණිජ මට්ටමට (>200 mA cm−2) ඉහළ නැංවීම සඳහා නව ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සහ ජල ආරක්ෂිත GDE, ද්‍රව-ප්‍රවාහ සෛල සහ PEM සෛල වැනි ප්‍රතික්‍රියාකාරක සැලසුම් පුළුල් ලෙස අනුගමනය කළ යුතුය.කෙසේ වෙතත්, සම්පූර්ණ සෛල පරීක්ෂණයට විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක යොදන විට විද්‍යුත් උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරකම්වල විශාල විෂමතාව සෑම විටම නිරීක්ෂණය කෙරේ.එබැවින්, විද්‍යාගාර පරිමාණ පරීක්ෂණයෙන් ECR ප්‍රායෝගික භාවිතයට ගෙන ඒම සඳහා අර්ධ සෛල අධ්‍යයනය සහ පූර්ණ සෛල උපාංග යෙදුම අතර පරතරය අවම කිරීම සඳහා වඩාත් ක්‍රමානුකූල අධ්‍යයනයන් සිදු කළ යුතුය.

සාරාංශයක් ලෙස, විද්‍යුත් රසායනික CO2 අඩු කිරීම, මානව ක්‍රියාකාරකම් මගින් විමෝචනය වන හරිතාගාර වායූන්ගෙන් පාරිසරික ගැටලුව සමඟ කටයුතු කිරීමට අපට හොඳ අවස්ථාවක් ලබා දෙයි.පුනර්ජනනීය බලශක්තිය භාවිතයෙන් පිරිසිදු ඉන්ධන සහ රසායනික ද්‍රව්‍ය සාක්ෂාත් කර ගැනීමේ හැකියාව ද පෙන්නුම් කරයි.වත්මන් අවධියේදී ECR තාක්ෂණය සඳහා බොහෝ අභියෝග පවතින අතර, විශේෂයෙන්ම C─C සම්බන්ධ කිරීමේ ක්‍රියාවලිය සඳහා, උත්ප්‍රේරක ප්‍රශස්තිකරණය සහ සෛල පරිපූර්ණත්වය යන දෙකෙහිම අඛණ්ඩ පර්යේෂණ සහ සංවර්ධනය සමඟ, පිරිසිදු ඉන්ධන සඳහා සැබෑ ලෝකයේ CO2 විද්‍යුත් විච්ඡේදනයක ඉදිරිදර්ශනය බව විශ්වාස කෙරේ. සහ රසායන ද්‍රව්‍ය නුදුරු අනාගතයේදී සාක්ෂාත් කරගනු ඇත.

මෙය ක්‍රියේටිව් කොමන්ස් ආරෝපණය-වාණිජ්‍ය නොවන බලපත්‍රයේ නියමයන් යටතේ බෙදා හරින ලද විවෘත ප්‍රවේශ ලිපියකි, එය ඕනෑම මාධ්‍යයක භාවිතා කිරීමට, බෙදා හැරීමට සහ ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කිරීමට අවසර දෙයි, ප්‍රතිඵලය වාණිජමය වාසියක් සඳහා නොවන තාක් කල් සහ මුල් කෘතිය නිසියාකාරව තිබේ නම් උපුටා දක්වන ලදී.

සටහන: අපි ඔබේ විද්‍යුත් තැපැල් ලිපිනය පමණක් ඉල්ලා සිටිමු, එවිට ඔබ පිටුව නිර්දේශ කරන පුද්ගලයා ඔබට එය දැකීමට අවශ්‍ය බව දැන ගැනීමටත්, එය කුණු තැපෑලක් නොවන බවත් ය.අපි කිසිදු විද්‍යුත් තැපැල් ලිපිනයක් අල්ලා නොගනිමු.

© 2020 විද්‍යාවේ දියුණුව සඳහා වූ ඇමරිකානු සංගමය.සියලු හිමිකම් ඇවිරිණි.AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef සහ COUNTER හි හවුල්කරුවෙකි.Science Advances ISSN 2375-2548.