E tusa ai ma atugaluga o le siosiomaga ma le suiga o le malosi, electrochemical CO2 faʻaitiitia (ECR) i le tau-faʻaopoopo multicarbon (C2 +) suauʻu ma vailaʻau, e faʻaaogaina ai le eletise faʻafouina, e maua ai se fofo umi umi e tapunia ai le taamilosaga o le carbon ma faʻaopoopoina 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 faʻatupuina 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 i totonu 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 le 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 faʻaogaina 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 faʻamamafaina foʻi le mamanu eletise ma le reactor e faʻaalia ai le auala e ausia ai le lelei, mautu, ma le tele o le faʻaogaina 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).O le faʻataʻitaʻiga Cu-mauoa e sili ona lelei mo le gaosiga o le hydrocarbon, ae o oloa o le luga ole Ag-oa o loʻo pulea e le CO, faʻamaonia le taua o le 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 fesoʻotaʻiga e tatalaina ai avanoa fou mo le atinaʻeina o faʻamalosi faʻapipiʻi 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 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, o ituaiga Cu3N e maua mai Cu + e sili atu ona mautu (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).I le taimi nei, o nofoaga galue i luga o le kopa ua faʻamaonia 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 faʻaogaina o le maualalo o le faʻamaopoopoina o le 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 ole 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 fa'aleleia atili e ta'u mai ai o ─COOH ma ─NH2 vaega galue i le amino acid atonu e nafa ma le fa'aleleia atili o le filifilia ole 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 slope o Tafel (Fig. 5H) o le C2H4 na faʻaititia 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), e faʻaalia ai le suiga 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 tu'ufa'atasiga fa'apisinisi o le ethanol ose faiga fa'atosina malosi, lea e fa'aaogaina ai fo'i 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, o 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 o le Cu (100), Cu (111), ma le 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 i le taimi 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, ata tifaga epitaxial Cu 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 latalata i le H* atoms i luga o se mea e to'aitiiti tuaoi, e mafai e nofoaga fa'amaopoopo lalo ifo o le Cu ona taofia le fa'avaeina o hydrocarbons ma ta'ita'ia ai le fa'aleleia atili o le C2+ oxygenate FE ona e sili atu ona faigata ona fa'agata. C─C faʻapipiʻi ECR vaeluaga i luga o lona pito (97).I le suʻesuʻega ata tifaga epitaxial Cu, na faʻamaonia e tusitala o le ECR i luga o le Cu (751) facet na faʻaalia ai le faʻaleleia atili 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 le 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 faʻamaumauga faʻaeletise ma faʻaulufale infrared in situ na faʻaalia ai o le auala autu mo le faʻavaeina 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 maua fua le malosi 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 le C2+ ava malosi ma le ethylene, fa'apea fo'i le fua faatatau o le FE o 'ava mālosi i le 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 %, atomika %.(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'alelei ua 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 faatusatusa i sela H-ituaiga, o nei sela-faavae tafe sela faaalia sili atu faatinoga 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 faʻavaveina o le fesuiaiga o le ion i totonu o sela gap e foliga mai e faʻasaʻo 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 le Cu-coated 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 si'itia 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 faʻaeletise, ma le mamanu eletise eletise / reactor.

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 faʻaogaina o le gaioiga, o le mea 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, fa'afefea ona tu'u sa'o ma fa'aauau pea le gaosia o vai vai suau'u vai mama ma mama kasa hydrocarbons, aemaise lava i tulaga maualuga o oloa, 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.