சுற்றுச்சூழல் கவலைகள் மற்றும் ஆற்றல் மாற்றத்தின் வெளிச்சத்தில், மின்வேதியியல் CO2 குறைப்பு (ECR) மதிப்பு கூட்டப்பட்ட மல்டிகார்பன் (C2+) எரிபொருள்கள் மற்றும் இரசாயனங்கள், புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி, கூடுதல் பொருளாதார நன்மைகளுடன் கார்பன் சுழற்சியை மூடுவதற்கு நேர்த்தியான நீண்ட கால தீர்வை வழங்குகிறது.இருப்பினும், குறைந்த தேர்வு, செயல்பாடு மற்றும் நிலைத்தன்மை காரணமாக அக்வஸ் எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் எலக்ட்ரோகேடலிடிக் C─C இணைப்பு இன்னும் திறந்த சவாலாக உள்ளது.வினையூக்கிகள் மற்றும் உலைகளின் வடிவமைப்பு அந்த சவால்களை எதிர்கொள்ளும் திறவுகோலைக் கொண்டுள்ளது.ECR வழியாக திறமையான C─C இணைப்பினை எவ்வாறு அடைவது என்பது பற்றிய சமீபத்திய முன்னேற்றத்தை நாங்கள் சுருக்கமாகக் கூறுகிறோம், எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்கள் மற்றும் எலக்ட்ரோகேடலிடிக் எலக்ட்ரோடு/ரியாக்டர் வடிவமைப்பில் உள்ள உத்திகள் மற்றும் அவற்றுடன் தொடர்புடைய வழிமுறைகள் ஆகியவற்றிற்கு முக்கியத்துவம் அளிக்கிறது.கூடுதலாக, C2+ தயாரிப்பு உருவாக்கத்திற்கான தற்போதைய இடையூறுகள் மற்றும் எதிர்கால வாய்ப்புகள் விவாதிக்கப்படுகின்றன.அடிப்படை புரிதல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகள் இரண்டிலும் மேலும் மேம்பாடு மற்றும் உத்வேகத்திற்காக சமூகத்திற்கு அதிநவீன C─C இணைப்பு உத்திகள் பற்றிய விரிவான மதிப்பாய்வை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளோம்.

வளிமண்டலத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO2) அதிகப்படியான வெளியீடு கடுமையான சுற்றுச்சூழல் விளைவுகளைத் தூண்டியுள்ளது மற்றும் மனித சமூகங்களுக்கு அவசர மற்றும் சாத்தியமான மீளமுடியாத அச்சுறுத்தலை அளிக்கிறது (1, 2).வளிமண்டல CO2 செறிவு 1800 களின் முற்பகுதியில் 270 ppm (ஒரு மில்லியனுக்கு பாகங்கள்) இலிருந்து ஜூலை 2015 இல் 401.3 ppm ஆக அதிகரித்ததால், மனித நடவடிக்கைகளால் வெளிப்படும் கார்பன் தடயத்தை மறுசுழற்சி செய்வதில் உலகளாவிய ஒருமித்த கருத்து எட்டப்பட்டது (3, 4).கார்பன் தடம் பற்றிய நெருக்கமான வளையத்தை உணர, தற்போதைய ஆற்றல் மற்றும் இரசாயனத் தொழில்களின் சார்புநிலையை புதைபடிவ எரிபொருட்களிலிருந்து சூரிய மற்றும் காற்று (5–8) போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க ஆதாரங்களுக்கு மாற்றுவது ஒரு சாத்தியமான அணுகுமுறையாகும்.இருப்பினும், பெரிய அளவிலான ஆற்றல் சேமிப்புக்கான அணுகுமுறைகள் கிடைக்காத வரை, அந்த புதுப்பிக்கத்தக்க மூலங்களிலிருந்து ஆற்றலின் பகுதியானது அவற்றின் இடைவிடாத தன்மையின் காரணமாக 30% மட்டுமே.எனவே, மாற்றாக, மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் போன்ற புள்ளி மூலங்களிலிருந்து CO2 ஐப் பிடிப்பது, அதைத் தொடர்ந்து இரசாயன தீவனங்கள் மற்றும் எரிபொருளாக மாற்றுவது நடைமுறையில் மிகவும் சாத்தியமானது (9–12).புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி எலக்ட்ரோகேடலிடிக் CO2 குறைப்பு (ECR) மாற்றங்களுக்குத் தேவையான லேசான செயல்பாட்டு நிலைமைகளின் காரணமாக ஒரு நேர்த்தியான நீண்ட கால தீர்வைக் குறிக்கிறது, இதில் மதிப்பு கூட்டப்பட்ட தயாரிப்புகளைத் தேர்ந்தெடுத்து உற்பத்தி செய்யலாம் (13).படம். 1 இல் திட்டவட்டமாக விளக்கப்பட்டுள்ளபடி, இந்த செயல்பாட்டில், மின்வேதியியல் மின்னாற்பகுப்பு CO2 மற்றும் தண்ணீரை இரசாயனங்கள் மற்றும் எரிபொருளாக மாற்றுகிறது.இதன் விளைவாக வரும் எரிபொருள் நீண்ட கால சேமிப்பு திறன் கொண்டது மற்றும் விநியோகிக்கப்படலாம் அல்லது நுகரப்படும், CO2 ஐ முக்கிய கழிவுகளாகக் கொடுக்கிறது, இது கைப்பற்றப்பட்டு லூப்பை மூடுவதற்கு உலைக்கு மீண்டும் அளிக்கப்படும்.மேலும், ECR இலிருந்து சிறு-மூலக்கூறு இரசாயன மூலப்பொருட்கள் [எ.கா., கார்பன் மோனாக்சைடு (CO) மற்றும் ஃபார்மேட்] மிகவும் சிக்கலான இரசாயன தொகுப்புக்கான மூலப்பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

எரிபொருட்கள் மற்றும் இரசாயனங்கள் ECR இலிருந்து சூரிய, காற்று மற்றும் ஹைட்ரோ போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலங்களால் இயக்கப்படும் மூடிய கார்பன் சுழற்சி மூலம் அடைய முடியும்.செல் இன்ஜினியரிங் மற்றும் கேடலிஸ்ட் இன்ஜினியரிங் CO2 ஐ அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட மதிப்பு கூட்டப்பட்ட C2+ தயாரிப்புகளாக மாற்றுவதற்கான தேர்வு, செயல்பாடு மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்த முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

இருப்பினும், CO2 என்பது ஒரு வலுவான C═O பிணைப்புடன் (750 kJ mol−1) (14) மிகவும் நிலையான நேரியல் மூலக்கூறு ஆகும், இது மின்வேதியியல் மாற்றத்தை கடினமாக்குகிறது.எனவே, இதற்கு அதிக செயல்படுத்தும் தடை தேவைப்படுகிறது, இது குறிப்பிடத்தக்க அளவு ஆற்றல்களுக்கு வழிவகுக்கிறது (15).மேலும், ஒரு அக்வஸ் எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள ஈசிஆர் பல-எலக்ட்ரான்/புரோட்டான் பரிமாற்ற செயல்முறைகளை பல்வேறு சாத்தியமான எதிர்வினை இடைநிலைகள் மற்றும் தயாரிப்புகளுடன் (16-18) உள்ளடக்கியது, இது மிகவும் சிக்கலானது.CO, மீத்தேன் (CH4), மெத்தனால் (CH3OH), ஃபார்மிக் அமிலம் (HCOOH), எத்திலீன் (C2H4), எத்தனால் (CH3CH2OH) மற்றும் பல ECR தயாரிப்புகளின் அரை மின்வேதியியல் வெப்ப இயக்கவியல் எதிர்வினைகளை அட்டவணை 1 சுருக்கமாகக் கூறுகிறது. தொடர்புடைய நிலையான ரெடாக்ஸ் சாத்தியங்கள் (19).பொதுவாக, ECR செயல்பாட்டின் போது, ​​CO2 மூலக்கூறுகள் முதலில் உறிஞ்சுதல் மற்றும் வினையூக்கி மேற்பரப்பில் உள்ள அணுக்களுடன் தொடர்பு கொண்டு *CO2− ஐ உருவாக்குகின்றன, அதைத் தொடர்ந்து பல்வேறு இறுதி தயாரிப்புகளை நோக்கி புரோட்டான்கள் மற்றும்/அல்லது எலக்ட்ரான்கள் படிப்படியாக மாற்றப்படுகின்றன.எடுத்துக்காட்டாக, CH4 பின்வரும் பாதைகள் மூலம் உருவாகும் என நம்பப்படுகிறது: CO2 → *COOH → *CO → *CHO → *CH2O → *CH3O → CH4 + *O → CH4 + *OH → CH4 + H2O (20).

படம் 2A ஆனது, வெவ்வேறு உற்பத்தி விகிதங்களின் (தற்போதைய அடர்த்தி) கீழ் உள்ள Faradaic செயல்திறனை (FE) சுருக்கமாகக் கூறுகிறது, இது ECR எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களுக்கான எதிர்வினையின் தயாரிப்புத் தேர்வைக் குறிக்கிறது (21-43).குறிப்பாக, அதிநவீன எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்கள் CO2 ஐ C1 தயாரிப்புகளாக (CO அல்லது ஃபார்மேட்) 95% FE க்கும் அதிகமான உற்பத்தி விகிதத்தின் கீழ் மாற்ற முடியும் (>20 mA cm−2 H-வகை கலத்திற்கு மற்றும் >100 mA cm− 2 ஃப்ளோ செல்) (9, 21, 22, 25, 28, 44, 45), மிகவும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட (>90%) மற்றும் கிடைக்கக்கூடிய மல்டிகார்பன் (C2+) இரசாயனங்களின் திறமையான உற்பத்தி இதுவரை உணரப்படவில்லை.இதற்குக் காரணம், C2+ தயாரிப்புகளுடன் இணைவதற்குப் பல CO2 மூலக்கூறுகளின் வருகை மற்றும் உறிஞ்சுதல், படிநிலை மாற்றம் மற்றும் இடஞ்சார்ந்த நிலைப்பாடு (13) தேவைப்படுகிறது.குறிப்பாக, படம் 2B இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, *CO இடைநிலைகளின் அடுத்தடுத்த எதிர்வினைகள் ECR இன் இறுதி C2+ தயாரிப்புகளைத் தீர்மானிக்கின்றன.பொதுவாக, C2H6 மற்றும் CH3COO− ஒரே *CH2 இடைநிலையைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன, இது *CO இன் புரோட்டான்-இணைந்த எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற படிகளிலிருந்து உருவாக்கப்படுகிறது.*CH2 இன் மேலும் புரோட்டானேஷன் *CH3 இடைநிலையை அளிக்கிறது, இது *CH3 டைமரைசேஷன் வழியாக C2H6 உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது.C2H6 தலைமுறையைப் போலன்றி, CH3COO− ஆனது CO ஐ *CH2 இல் செருகுவதன் மூலம் உருவாகிறது.*CO டைமரைசேஷன் என்பது C2H4, CH3CH2OH மற்றும் n-propanol (n-C3H7OH) உருவாக்கத்திற்கான விகிதத்தை நிர்ணயிக்கும் படியாகும்.தொடர்ச்சியான எலக்ட்ரான் பரிமாற்றம் மற்றும் புரோட்டானேஷன் படிகளுக்குப் பிறகு, *CO─CO டைமர் *CH2CHO இடைநிலையை உருவாக்குகிறது, இது C2H4 மற்றும் C2H5OH ஆகியவற்றிற்கான தேர்வை நிர்ணயிக்கும் படியாக செயல்படுகிறது.கூடுதலாக, *CH2CHO ஐ C2H4 ஆகக் குறைப்பது *CH3CHO ஐ C2H5OH (46) ஆக மாற்றுவதைக் காட்டிலும் குறைந்த ஆற்றல் தடையைக் கொண்டிருப்பது கண்டறியப்பட்டது, இது பெரும்பாலான செப்பு வினையூக்கிகளில் C2H5OH ஐ விட C2H4 க்கு அதிக FE ஐ விளக்கலாம்.மேலும், நிலைப்படுத்தப்பட்ட C2 இடைநிலைகள் CO செருகுவதன் மூலம் n-C3H7OH க்கு மாற்றப்படலாம்.C2+ இரசாயன உருவாக்கத்தின் போது சிக்கலான மற்றும் கட்டுப்பாடற்ற எதிர்வினை பாதைகள் முக்கியமாக புரோட்டானேஷன் தளங்களுக்கு இன்னும் பல வரிசைமாற்றங்கள் காரணமாகும், அத்துடன் மின்வேதியியல் அல்லாத படியின் சாத்தியமான ஈடுபாடும் (19, 47).எனவே, அதிக மகசூலில் குறிப்பிட்ட C2+ தயாரிப்பு உருவாக்கத்திற்கு மிகவும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களின் வடிவமைப்பு ஒரு முன்நிபந்தனையாகும்.இந்த மதிப்பாய்வில், ECR வழியாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட C2+ தயாரிப்பு உருவாக்கத்திற்கான எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட் வடிவமைப்பில் உத்திகளின் சமீபத்திய முன்னேற்றத்தை முன்னிலைப்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளோம்.தொடர்புடைய வழிமுறைகளின் புரிதல்களின் சுருக்கத்தையும் நாங்கள் வழங்குகிறோம்.ECR இன் திறமையான, நிலையான மற்றும் பெரிய அளவிலான செயல்பாட்டை எவ்வாறு அடைவது என்பதைக் காட்ட மின்முனை மற்றும் உலை வடிவமைப்பும் வலியுறுத்தப்படும்.மேலும், CO2 ஐ மின்வேதியியல் ரீதியாக மதிப்பு கூட்டப்பட்ட C2+ இரசாயனங்களாக மாற்றுவதற்கான மீதமுள்ள சவால்கள் மற்றும் எதிர்கால வாய்ப்புகள் குறித்து விவாதிப்போம்.

(A) ECR எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களுக்கு (21–43, 130) வெவ்வேறு உற்பத்தி விகிதங்களின் (தற்போதைய அடர்த்தி) கீழ் FE.(B) ECR இன் போது சாத்தியமான C2+ பாதைகள்.அமெரிக்க கெமிக்கல் சொசைட்டியின் அனுமதியுடன் மறுஉருவாக்கம் செய்யப்பட்டது (47).

CO2 ஐ இரசாயன எரிபொருள்கள் மற்றும் தீவனங்களாக மாற்றுவது கார்பன்-நடுநிலை ஆற்றல் சுழற்சியை அடைவதற்கான ஒரு சாத்தியமான தொழில்நுட்பமாகும் (11).இருப்பினும், C2+ தயாரிப்புகளின் FE இன்னும் நடைமுறை பயன்பாட்டிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளது, அங்கு அதிநவீன வினையூக்கிகள் C2 தயாரிப்புகளை சுமார் 60% FE (13, 33) உடன் உற்பத்தி செய்ய அனுமதிக்கின்றன, அதே நேரத்தில் C3 உற்பத்தி 10%க்கும் குறைவாகவே உள்ளது. FE (48, 49).CO2 மற்றும் C2+ தயாரிப்புகளை குறைக்கும் இணைப்பிற்கு மிகவும் ஒருங்கிணைந்த உருவவியல் மற்றும் மின்னணு பண்புகள் (50, 51) கொண்ட பன்முக வினையூக்கிகள் தேவை.வினையூக்க மேற்பரப்பு இடைநிலைகளுக்கு இடையிலான அளவிடுதல் உறவுகளை உடைக்க வேண்டும் (47, 52, 53).மேலும், C─C பிணைப்பு உருவாக்கத்தை அடைய, வினையூக்கி மேற்பரப்பில் உள்ள உறிஞ்சப்பட்ட எதிர்வினை இடைநிலைகள் ஒன்றுக்கொன்று நெருக்கமாக இருக்க வேண்டும்.மேலும், பல புரோட்டான்-உதவி எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற படிகள் காரணமாக ஆரம்பத்தில் உறிஞ்சப்பட்ட இடைநிலையிலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட C2+ தயாரிப்புக்கான பாதை நன்கு கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும்.C2+ தயாரிப்புகளை நோக்கி CO2 குறைப்பின் அதிக சிக்கலான தன்மையைக் கருத்தில் கொண்டு, தேர்ந்தெடுக்கும் திறனை அதிகரிக்க எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்கள் கவனமாக வடிவமைக்கப்பட வேண்டும்.இடைநிலை இனங்கள் மற்றும் வேதியியல் கலவைகளின் படி, நாங்கள் C2+ தயாரிப்புகளை மல்டிகார்பன் ஹைட்ரோகார்பன்கள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேட்டுகளாக வகைப்படுத்துகிறோம் (4, 54).குறிப்பிட்ட C2+ மூலக்கூறு உற்பத்திக்கு மிகவும் திறமையான மின்னாற்பகுப்புகளை அணுகுவதற்கு, பல வினையூக்கி வடிவமைப்பு உத்திகள், அதாவது heteroatom doping, crystal face regulation, alloy/dealloying, oxidation state tuning, மற்றும் surface ligand control போன்றவை நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன (35, 41, 55-61) .உகந்த வடிவமைப்பு மேற்கூறிய விளைவுகளை பகுத்தறிவுடன் கருத்தில் கொண்டு நன்மைகளை அதிகரிக்க வேண்டும்.இல்லையெனில், இத்தகைய தனித்துவமான வினையூக்கி நடத்தைக்கு என்ன செயலில்-தள மையக்கருத்துகள் இட்டுச் செல்கின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது, C─C இணைப்பிற்கான துல்லியமான வினையூக்கி வடிவமைப்பில் மேலும் வெளிச்சம் போடலாம்.எனவே, குறிப்பிட்ட தயாரிப்புகளுக்கு (மல்டிகார்பன் ஹைட்ரோகார்பன்கள் மற்றும் ஆக்சிஜனேட்டுகள்) ECR வினையூக்கியை எவ்வாறு வடிவமைப்பது மற்றும் அது தொடர்பான வழிமுறை பற்றி இந்த பகுதியில் விவாதிக்கப்படும்.

C2H4 போன்ற C2+ ஹைட்ரோகார்பன்கள், பாலிஎதிலீன் உற்பத்தி (62, 63) போன்ற பல்வேறு இரசாயனத் தொழில்களுக்கான நெக்ஸஸ் இரசாயனங்கள் ஆகும்.தவிர, இது நேரடியாக வெல்டிங்கிற்கான எரிபொருளாகவோ அல்லது இயற்கை எரிவாயுவில் ஒரு கலவையான பாகமாகவோ பயன்படுத்தப்படலாம் (12).CO (Fischer-Tropsch synthesis) மற்றும் CO2 இன் ஹைட்ரஜனேற்றம் C2+ ஹைட்ரோகார்பன்களை உற்பத்தி செய்ய நீண்ட காலமாக தொழில்துறை அளவில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் அதிக ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்தால் சவால் செய்யப்படுகிறது (64).முற்றிலும் மாறாக, புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி மின்வேதியியல் CO2 குறைப்பு ஒரு தூய்மையான மற்றும் நிலையான பாதையை வழங்குகிறது.C2+ ஹைட்ரோகார்பன்களை (32, 33, 65–70) நோக்கி திறமையான மின் வினையூக்கிகளை உருவாக்க பெரும் முயற்சி மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளது.

மின்வேதியியல் CO2 மாற்றத்தின் போது அளவிடுதல் உறவை உடைக்க பைமெட்டாலிக் எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்கள் பரவலாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன, இது முக்கிய இடைநிலையை நிலைநிறுத்தலாம் மற்றும் அதிக ஆற்றலைக் குறைக்கலாம், இதனால், தேர்ந்தெடுக்கும் திறனை அதிகரிக்கலாம் (71-74).Au-Cu, Ag-Cu, Au-Pd மற்றும் Cu-Pt உள்ளிட்ட தொடர்ச்சியான அலாய் பொருட்கள் முக்கியமான இடைநிலையை (73, 75) நிலைநிறுத்துவதன் மூலம் உயர் செயல்திறன் C1 உற்பத்திக்கு நிரூபிக்கப்பட்டாலும், C2+ ஹைட்ரோகார்பன் உருவாவதற்கான கலவை விளைவு தெரிகிறது. மிகவும் சிக்கலானதாக இருக்க வேண்டும் (76).எடுத்துக்காட்டாக, Cu-Ag பைமெட்டாலிக் அமைப்பில், Ag மற்றும் Cu (77) ஆகியவற்றின் மேற்பரப்பு அணு விகிதத்தை சரிசெய்வதன் மூலம் தயாரிப்பு விநியோகத்தை எளிதாகக் கட்டுப்படுத்தலாம்.மேற்பரப்பு Cu-செறிவான மாதிரி ஹைட்ரோகார்பன் உற்பத்திக்கு விரும்பப்படுகிறது, அதே சமயம் மேற்பரப்பு அக்-ரிச் ஒன்றின் தயாரிப்புகள் CO ஆல் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன, இது கலப்பு ECR எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களுக்கான அணு விகிதத்தின் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது.உள்ளூர் அணு ஏற்பாட்டால் ஏற்படும் வடிவியல் விளைவு இடைநிலைகளின் பிணைப்பு வலிமையை கணிசமாக பாதிக்கலாம்.Gewirth மற்றும் சக பணியாளர்கள் (36) Cu-Ag கலவைகள் சேர்க்கை-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரோடெபோசிஷனில் இருந்து C2H4 க்கு ~60% FE ஐ அல்கலைன் ஃப்ளோ எலக்ட்ரோலைசரில் (படம் 3, A மற்றும் B) வெளிப்படுத்தியது.இந்த நிலையில், உருவவியல் மற்றும் ஏஜி-லோடிங் ட்யூனிங் மூலம் உகந்த C2H4 தேர்வை அடைய முடியும்.ECR இன் போது CO உருவாக்கத்திற்கான விளம்பரதாரரின் பங்கை Ag தளங்கள் வகிப்பதாக நம்பப்பட்டது.பின்னர், CO இடைநிலையின் உகந்த கிடைக்கும் தன்மை அண்டை Cu இல் C─C இணைப்பிற்கு உதவும்.தவிர, Cu-Ag வினையூக்கி தொகுப்பின் போது Cu2O உருவாவதை Ag ஆனது ஊக்குவிக்க முடியும் (படம். 3C), இதன் விளைவாக மேம்படுத்தப்பட்ட C2H4 உற்பத்தி திறன்.இந்த சினெர்ஜி C─C இணைப்பு வினையூக்கிகளை உருவாக்குவதற்கான புதிய சாத்தியங்களைத் திறக்கிறது.மேலும், அலாய் அமைப்பில் உள்ள பல்வேறு உலோகங்களின் கலவை முறை ECR தயாரிப்புகளின் விநியோகத்தையும் தீர்மானிக்க முடியும்.Pd-Cu கலவையை உதாரணமாகப் பயன்படுத்தி (படம். 3D), கெனிஸ் மற்றும் சக பணியாளர்கள் (71) ஒரு கட்டமாக பிரிக்கப்பட்ட Pd-Cu வினையூக்கியானது அதன் ஆர்டர் மற்றும் ஒழுங்கற்றவற்றுடன் ஒப்பிடும்போது C2H4 க்கு மிக உயர்ந்த தேர்வை (~50%) வழங்க முடியும் என்பதை நிரூபித்துள்ளனர். சகாக்கள்.டி-பேண்ட் கோட்பாட்டின் படி, பொதுவாக, குறைந்த டி-பேண்ட் மையத்துடன் கூடிய மாற்றம் உலோகமானது, உலோகப் பரப்புகளில் உள்ள சிட்டு உருவாக்கப்படும் இடைநிலைகளின் பலவீனமான பிணைப்பைக் காட்டுகிறது (78).கட்டம் பிரிக்கப்பட்ட Pd-Cu அலாய் Cu நானோ துகள்களுடன் (NPs) CO க்கு ஒத்த வினையூக்கத் தேர்வு மற்றும் செயல்பாட்டை வெளிப்படுத்தியது, இது Pd ட்யூனிங் மூலம் இடைநிலைகளுக்கு முற்றிலும் மாறுபட்ட பிணைப்பு வலிமையை வழங்கியது.படம் 3E இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கட்டம்-பிரிக்கப்பட்ட Cu-Pd அலாய் மிகக் குறைந்த d-பேண்ட் மையத்தைக் காட்டியது, அதேசமயம் Cu NP இன் மிக உயர்ந்தது.கட்டம் பிரிக்கப்பட்ட Cu-Pd அலாய் CO இடைநிலைக்கு மிகக் குறைந்த பிணைப்பு வலிமையைக் கொண்டிருந்தது என்று அது அறிவுறுத்துகிறது.கட்டம் பிரிக்கப்பட்ட Cu-Pd அலாய் கேஸில் ஹைட்ரோகார்பன் தேர்ந்தெடுப்பை மேம்படுத்துவதற்கான மின்னணு விளைவை விட வடிவியல் மற்றும் கட்டமைப்பு விளைவு அதிக பங்கு வகிக்கக்கூடும் என்பதை இந்த கவனிப்பு குறிக்கிறது.இன்றுவரை, தூய செம்பு அல்லது தாமிர அடிப்படையிலான அலாய் மட்டுமே CO2 ஐ C2+ ஹைட்ரோகார்பன்களுக்கு மின் வேதியியல் குறைப்பிற்கான சிறந்த தேர்வு மற்றும் செயல்பாட்டைக் காட்டுகிறது.எனவே, ECR இலிருந்து C2+ ஹைட்ரோகார்பன் உற்பத்திக்கான ஒரு புதிய மின்னாற்பகுப்பை உருவாக்குவது மிகவும் அவசியம்.CO2 ஹைட்ரஜனேற்றத்தால் ஈர்க்கப்பட்டு, பல்வேறு கட்டங்களைக் கொண்ட Ni-Ga அலாய் C2H4 தலைமுறைக்கு (79) பயன்படுத்தப்படலாம் என்று ஒரு ஆரம்ப ஆய்வு நிரூபித்தது.Ni5Ga3 படம் CO2 ஐ C2H4 ஆகவும் ஈத்தேன் (C2H6) ஆகவும் குறைக்கும் என்று அது காட்டியது.C2+ ஹைட்ரோகார்பன்களை நோக்கிய FE 5% க்கும் குறைவாக இருந்தாலும், அலாய் விளைவின் அடிப்படையில் C─C இணைப்பிற்கு எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட் ஸ்கிரீனிங்கிற்கான புதிய வரிகளைத் திறக்கலாம்.

(A முதல் C வரை) Cu-Ag பைமெட்டாலிக் வினையூக்கிகள் சேர்க்கை-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரோடெபோசிஷன் மூலம் புனையப்பட்டது: (A) Cu கம்பியின் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (SEM), Cu-Ag பாலி மற்றும் Cu-Ag கம்பி மற்றும் (B) தொடர்புடைய C2H4 FE.(C) EXAFS ஆனது Cu-Ag கம்பி ஒரே மாதிரியாக கலந்திருப்பதைக் காட்டியது மற்றும் Cu(I) ஆக்சைடு வழங்கப்பட்டது.(A) முதல் (C) வரை அமெரிக்க கெமிக்கல் சொசைட்டியின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது (36).(D மற்றும் E) வெவ்வேறு கலவை வடிவங்களைக் கொண்ட Cu-Pd வினையூக்கிகள்: (D) விளக்கப்படம், டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (TEM) படங்கள் மற்றும் ஆற்றல்-பரவலான ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி உறுப்பு வரைபடங்கள் ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட, ஒழுங்கற்ற மற்றும் கட்டம்-பிரிக்கப்பட்ட Cu-Pd கலவைகள் மற்றும் (E ) மேற்பரப்பு வேலன்ஸ் பேண்ட் ஃபோட்டோமிஷன் ஸ்பெக்ட்ரா மற்றும் ஃபெர்மி நிலைக்கு தொடர்புடைய Cu-Pd கலவைகளின் d-பேண்ட் மையம் (செங்குத்து கோடு).(D) மற்றும் (E) ஆகியவை அமெரிக்கன் கெமிக்கல் சொசைட்டியின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன (71).au, தன்னிச்சையான அலகுகள்.

அலாய் விளைவைத் தவிர, ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் கையாளுதல் என்பது எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களின் செயல்திறனை மாற்றியமைப்பதற்கான மற்றொரு முக்கிய கொள்கையாகும், இது பொருளின் உள்ளூர் மின்னணு கட்டமைப்பை பாதிக்கலாம்.வினையூக்கியின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை டியூனிங்கிற்கான முதல் உதாரணம் ஆக்சைடு-பெறப்பட்ட பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதாகும்.சிட்டு குறைப்புக்குப் பிறகு வினையூக்கியின் மேற்பரப்பு அல்லது அடிப்பகுதியில் எஞ்சியிருக்கும் ஆக்ஸிஜன் இனங்கள் உலோக மையத்தின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் கட்டுப்படுத்தலாம்.எடுத்துக்காட்டாக, பிளாஸ்மா-ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட Cu C2H4 ஐ நோக்கி 60% க்கும் அதிகமான தேர்வைக் காட்டியது, இது குறைப்பு-எதிர்ப்பு Cu+ (37) க்குக் காரணம்.உயர் எத்திலீன் தேர்வுக்கான முக்கிய அளவுரு Cu+ என்பதை உறுதிப்படுத்த, வெவ்வேறு பிளாஸ்மாவைப் பயன்படுத்தி கட்டுப்பாட்டுப் பரிசோதனைகளைச் செய்தோம் (படம் 4A).சிட்டு ஹார்ட் எக்ஸ்ரே உறிஞ்சும் நிறமாலையில் (துணை) மேற்பரப்பு அடுக்கில் உள்ள எஞ்சிய ஆக்சைடுகள் குறைப்பு நிலைக்கு எதிராக நிலையானதாக இருப்பதைக் காட்டியது, கணிசமான அளவு Cu+ இனங்கள் 1 மணிநேரம் குறைக்கப்பட்ட பிறகு −1.2 V இன் ஒப்பீட்டளவில் அதிக சாத்தியக்கூறுகளில் எஞ்சியிருக்கின்றன. ஹைட்ரஜன் மின்முனை (RHE).மேலும், ஒரு சோல்-ஜெல் காப்பர் ஆக்ஸிகுளோரைடிலிருந்து தாமிரத்தின் மின்மாற்றம், நிலைப்படுத்தப்பட்ட மேற்பரப்பு Cu+ இனங்கள் C2H4 (61) இன் தேர்வை மேம்படுத்தலாம் என்பதை மீண்டும் சரிபார்க்கப்பட்டது.வெவ்வேறு பயன்பாட்டு சாத்தியக்கூறுகளின் கீழ் ஒரு செப்பு வினையூக்கியின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை, சிட்டு மென்மையான எக்ஸ்ரே உறிஞ்சுதல் நிறமாலையில் நேர-தீர்வைப் பயன்படுத்தி கண்காணிக்கப்பட்டது.Cu2+ இலிருந்து Cu+ க்கு ஆரம்ப மாறுதல் படி மிக விரைவானது;இருப்பினும், Cu+ இனங்கள் Cu0 க்கு மேலும் மின்வேதியியல் குறைப்பு மிகவும் மெதுவாக உள்ளது.சுமார் 23% Cu+ இனங்கள் RHE (படம் 4B) க்கு எதிராக −1.2 V இன் கீழ் 1-மணிநேர நிலையான குறைப்புக்குப் பிறகும் உள்ளன.*CO@Cu+ இன் C அணு நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுவதால், Cu+ மற்றும் Cu0 இடையேயான இடைமுகம் இடைநிலைகளுக்கு இடையே மின்னியல் ஈர்ப்புக்கு வழிவகுக்கிறது, அதேசமயம் *CO@Cu0 எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது (80), இதையொட்டி, C─C பிணைப்பு உருவாக்கம் மற்றும் C2+ ஹைட்ரோகார்பன்களை உருவாக்குகிறது.ஆக்சைடு-பெறப்பட்ட பொருட்களுக்கு கூடுதலாக, *CO (81) இன் டைமரைசேஷன் ஆற்றல் தடையை குறைக்க (துணை) மேற்பரப்பு Cu+ இனங்களை அடைய காப்பர் நைட்ரைடு (Cu3N) பயன்படுத்தப்பட்டது.கூடுதலாக, ஆக்சைடு-பெறப்பட்ட Cu உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​Cu3N- பெறப்பட்ட Cu+ இனங்கள் இன்னும் நிலையானவை (படம் 4C).இதன் விளைவாக, நைட்ரைடு-பெறப்பட்ட செப்பு வினையூக்கியானது C2H4 க்கு 39 ± 2% FE ஐ வெளிப்படுத்துகிறது, இது தூய Cu (~23%) மற்றும் ஆக்சைடு-பெறப்பட்ட Cu (~28%) ஐ விட சிறப்பாக செயல்படுகிறது.மேற்கூறிய Cu+/Cu வினையூக்கி அமைப்பைப் போலவே, போரான் Cuδ+ (41) ஐ அறிமுகப்படுத்தவும் நிலைப்படுத்தவும் ஒரு ஹீட்டோரோடோம் டோபண்டாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.போரான் டோபண்டின் செறிவை மாற்றுவதன் மூலம் தாமிரத்தின் சராசரி ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை +0.25 முதல் +0.78 வரை கட்டுப்படுத்தலாம்.மாநிலங்களின் திட்டமிடப்பட்ட அடர்த்தி, எலக்ட்ரான்கள் தாமிரத்திலிருந்து போரானுக்கு மாற்றப்படுவதைக் காட்டியது, இது டோபண்ட்-தூண்டப்பட்ட நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட செப்புத் தளங்களுக்கு வழிவகுத்தது.போரான்-டோப் செய்யப்பட்ட தாமிரம் *CHO இடைநிலையின் அதிகரித்த உருவாக்க ஆற்றலைக் காட்டியது, இதனால், C1 தயாரிப்புகளை நோக்கிய எதிர்வினை பாதையை அடக்கியது.கூடுதலாக, இது *CO டைமரைசேஷன் எதிர்வினை ஆற்றலைக் குறைப்பதன் மூலம் மல்டிகார்பன் ஹைட்ரோகார்பன்களை நோக்கி தேர்ந்தெடுப்பதை அதிகரிக்கலாம் (படம். 4D).தாமிரத்தின் சராசரி மேற்பரப்பு ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை மேம்படுத்துவதன் மூலம், ~53% C2H4 உடன் ~80% இன் உயர் C2 FE ஐ சராசரியாக +0.35 (படம் 4E) இன் செப்பு ஆக்சிஜனேற்ற நிலையின் கீழ் அடையலாம்.இன்றுவரை, வெவ்வேறு ஆய்வுகளில் (39, 41, 42, 81, 82) தாமிரத்தின் செயலில் உள்ள தளங்கள் Cu0, Cuδ+ மற்றும்/அல்லது ECRக்கான அவற்றின் இடைமுகம் என அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளன.இருப்பினும், செயலில் உள்ள தளம் என்ன என்பது இன்னும் விவாதிக்கப்படுகிறது.Heteroatom ஊக்கமருந்து-தூண்டப்பட்ட Cuδ+ வினையூக்கிகள் C2+ தயாரிப்புகளை நோக்கி ECR க்கு மிகவும் சுறுசுறுப்பாக இருப்பதாக நிரூபிக்கப்பட்டாலும், ஒரே நேரத்தில் உருவாக்கப்பட்ட குறைபாடுகள் மற்றும் இடைமுகங்களின் ஒருங்கிணைந்த விளைவையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.எனவே, செப்பு மேற்பரப்பில் செயலில் உள்ள மையத்தை அடையாளம் காணவும், எதிர்வினை நிலைமைகளின் கீழ் செயலில் உள்ள தளங்களின் சிட்டு மாற்றத்தின் சாத்தியக்கூறுகளைக் கண்காணிக்கவும் இயக்க முறைமைகளில் முறையான தன்மைகள் உருவாக்கப்பட வேண்டும்.தவிர, நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தாமிரத்தின் நிலைத்தன்மை என்பது மின் வேதியியல் குறைப்பு நிலைமைகளின் கீழ் மற்றொரு கவலையாகும்.நிலையான Cuδ+ தளங்களுடன் வினையூக்கிகளை எவ்வாறு ஒருங்கிணைப்பது என்பது ஒரு சவாலாகவே உள்ளது.

(A) வெவ்வேறு பிளாஸ்மா-செயல்படுத்தப்பட்ட செப்பு வினையூக்கிகளின் C2H4 தேர்ந்தெடுப்பின் சுருக்கம்.நேச்சர் பப்ளிஷிங் குழுமத்தின் அனுமதியுடன் மறுபதிப்பு செய்யப்பட்டது (37).அளவுகோல்கள், 500 நா.மீ.(B) Cu ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளின் விகிதம் −1.2 V இல் உள்ள எதிர்வினை நேரத்துடன் தொடர்புடையது மற்றும் மின்னழுத்தம் செய்யப்பட்ட தாமிரத்தில் RHE ஆகும்.நேச்சர் பப்ளிஷிங் குழுமத்தின் அனுமதியுடன் மறுபதிப்பு செய்யப்பட்டது (61).(C) Cu-on-Cu3N அல்லது Cu-on-Cu2O இல் RHE க்கு எதிராக −0.95 V இல் எதிர்வினை நேரத்தின் செயல்பாடு கொண்ட Cu+ இனங்களின் விகிதம்.நேச்சர் பப்ளிஷிங் குழுமத்தின் அனுமதியுடன் மறுபதிப்பு செய்யப்பட்டது (81).(D) போரான் ஊக்கமருந்து செப்பு மேற்பரப்பில் CO இன் சராசரி உறிஞ்சுதல் ஆற்றலை மாற்றவும் மற்றும் CO─CO டைமரைசேஷன் ஆற்றலைக் குறைக்கவும் முடிந்தது.1[B], 2[B], 3[B], 4[B] மற்றும் 8[B] ஆகியவை செப்பு வினையூக்கிகளில் உள்ள மேற்பரப்பு போரான் டோப்பிங்கின் செறிவைக் குறிக்கின்றன, அவை 1/16, 1/8, 3/ முறையே 16, 1/4 மற்றும் 1/2.(E) போரான்-டோப் செய்யப்பட்ட செப்பு வினையூக்கிகளில் C2 அல்லது C1 தயாரிப்புகளின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை மற்றும் FE ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவு.(D) மற்றும் (E) நேச்சர் பப்ளிஷிங் குழுமத்தின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன (41).(F) ECRக்கு முன் (மேல்) மற்றும் பின் (கீழே) Cu2O படங்களின் வெவ்வேறு தடிமன் கொண்ட செப்புத் தகடுகளின் SEM படங்கள்.அமெரிக்கன் கெமிக்கல் சொசைட்டியின் அனுமதியுடன் மறுஉருவாக்கம் செய்யப்பட்டது (83).

எலக்ட்ரானிக் கட்டமைப்பைத் தவிர, ஆக்சைடு-பெறப்பட்ட பொருட்கள் சிட்டு குறைப்பு செயல்பாட்டின் போது உருவவியல் அல்லது கட்டமைப்பு பரிணாமத்திற்கு வழிவகுக்கும்.உருவவியல் அல்லது கட்டமைப்பின் கண்ணோட்டத்தில், ஆக்சைடு-பெறப்பட்ட எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களின் மேம்படுத்தப்பட்ட மின்வேதியியல் செயல்திறன் செயலில் தானிய எல்லைகள், விளிம்புகள் மற்றும் படிகள் (83-85) உருவாவதற்குக் காரணம்.Yeo மற்றும் சக பணியாளர்கள் (83) வெவ்வேறு தடிமன்கள் (படம். 4F) கொண்ட எலக்ட்ரோடெபாசிட் செய்யப்பட்ட Cu2O படங்களில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட C─C இணைப்பினைப் புகாரளித்தனர்.சிட்டு ராமன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, ECR (83) போது Cu2O படங்களின் மேற்பரப்பு நிலையான உலோக Cu0 ஆக குறைக்கப்பட்டது என்பதை வெளிப்படுத்தியது.இதன் விளைவாக, Cu+ இனங்கள் அல்லது Cu+/Cu0 இடைமுகத்திற்குப் பதிலாக உலோக Cu0 வினையூக்கி செயலில் உள்ள மையமாக உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது.Cu2O ஐ உலோக Cu0 ஆகக் குறைக்கும் செயல்பாட்டில், வினையூக்கி மேற்பரப்பு படிகள், விளிம்புகள் மற்றும் மொட்டை மாடிகளில் சிட்டு வடிவில் இருக்கும்.உருவான படிகள் மற்றும் விளிம்புகள் மொட்டை மாடிகளை விட மிகவும் செயலில் உள்ளன, அவை *CO உடன் வலுவான பிணைப்பிலிருந்து உருவாகின்றன, இது *CO முதல் *CHO அல்லது *CH2O வரை ஹைட்ரஜனேற்றம் செய்யலாம்.தவிர, விளிம்பு Cu அணுக்கள் *CHO மற்றும் *CH2O உருவாக்கத்தை அதிகரிக்க ஒரு ஊக்குவிப்பாளராகும்.இயக்கவியலில் *CO ஐ விட *CHO மற்றும் *CH2O இடைநிலைகள் C─C இணைப்பிற்கு மிகவும் சாதகமானவை என்று முந்தைய வேலை பரிந்துரைத்தது (86).மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பை ஒழுங்குபடுத்துவதன் மூலம், *CHO மற்றும் *CH2O இடைநிலைகளின் வேதியியல் ஆற்றல்களை மேம்படுத்தலாம்.இந்த ஆய்வில், Cu2O மெல்லிய படத்தின் தடிமன் 0.9 இலிருந்து 8.8 μm ஆக அதிகரித்தபோது C2H4 இன் FE 40 இலிருந்து 22% வரை குறைந்துள்ளதாக ஆசிரியர்கள் கண்டறிந்தனர்.இது Cu2O தடிமன் அதிகரிப்புடன் அதிகரித்த குறைந்த ஒருங்கிணைந்த Cu செறிவு காரணமாகும்.இந்த undercoordinated அணுக்கள் H உடன் வலுவாக பிணைக்க முடியும், எனவே, C─C இணைப்பதை விட ஹைட்ரஜன் பரிணாமத்திற்கு மிகவும் விரும்பப்படுகிறது.ஆக்சைடு-பெறப்பட்ட செப்பு வினையூக்கியானது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட Cuδ+ இனங்களை அறிமுகப்படுத்துவதற்குப் பதிலாக மேற்பரப்பு உருவவியல் புனரமைப்பு மூலம் C2H4 தேர்வை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும் என்பதை இந்த வேலை நிரூபித்தது.ஆக்சைடு-பெறப்பட்ட வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்தி, எலக்ட்ரோலைட்டில் (34) பல்லேடியம்(II) குளோரைடு (PdCl2) சேர்க்கையின் உதவியுடன் ஈத்தேன் (C2H6) தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முறையில் தயாரிக்கப்படுகிறது.Cu2O- பெறப்பட்ட Cu இன் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்பட்ட PdClx ஆனது C2H6 பரிணாம வளர்ச்சிக்கு முக்கிய பங்கு வகித்தது என்பதை இது காட்டுகிறது.குறிப்பாக, Cu2O- பெறப்பட்ட செயலில் உள்ள Cu தளங்களில் CO2 முதலில் C2H4 ஆகக் குறைக்கப்பட்டது, பின்னர் உருவாக்கப்பட்ட C2H4 ஆனது உறிஞ்சப்பட்ட PdClx இன் உதவியுடன் C2H6 ஐ உருவாக்க ஹைட்ரஜனேற்றம் செய்யப்படும்.PdCl2 இன் உதவியுடன் C2H6 இன் FE <1 இலிருந்து 30.1% ஆக அதிகரித்தது.நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட ECR வினையூக்கி மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் சேர்க்கை ஆகியவற்றின் கலவையானது குறிப்பிட்ட C2+ தயாரிப்பு உருவாக்கத்திற்கான புதிய வாய்ப்புகளைத் திறக்கக்கூடும் என்று இந்தப் பணி அறிவுறுத்துகிறது.

உருவவியல் மற்றும்/அல்லது கட்டமைப்பு ஒழுங்குமுறை வினையூக்கத் தேர்வு மற்றும் செயல்பாட்டை மாற்றியமைப்பதற்கான மற்றொரு மாற்று உத்தியைக் குறிக்கிறது.வினையூக்கியின் அளவு, வடிவம் மற்றும் வெளிப்படும் அம்சங்களைக் கட்டுப்படுத்துவது ECR செயல்திறன் மேம்பாட்டிற்காக பரவலாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது (58, 87, 88).எடுத்துக்காட்டாக, Cu(100) அம்சமானது C2H4 தலைமுறைக்கு உள்ளார்ந்த முறையில் விரும்பப்படுகிறது, அதே சமயம் Cu(111) வினையூக்கியின் ஆதிக்கம் செலுத்தும் தயாரிப்பு மீத்தேன் (CH4) (87) ஆகும்.பல்வேறு வடிவங்கள் மற்றும் அளவுகள் கொண்ட Cu நானோகிரிஸ்டல்கள் பற்றிய ஒரு ஆய்வில், Buonsanti மற்றும் சக பணியாளர்கள் (58) கனசதுர வடிவ செப்பு நானோகிரிஸ்டல்களில் C2H4 தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மையின் மோனோடோனிக் அளவு சார்ந்திருப்பதை வெளிப்படுத்தினர் (படம். 5A).உள்ளார்ந்த வகையில், கனசதுர Cu நானோகிரிஸ்டல்கள் (100) அம்சத்தின் மேலாதிக்கத்தின் காரணமாக கோள Cu நானோகிரிஸ்டல்களை விட அதிக C2H4 செயல்பாடு மற்றும் தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மையை வெளிப்படுத்தின.க்யூபிக் கியூவின் சிறிய படிக அளவு, மூலைகள், படிகள் மற்றும் கின்க்ஸ் போன்ற குறைந்த-ஒருங்கிணைந்த மேற்பரப்பு தளங்களின் செறிவு அதிகரிப்பதால் அதிக செயல்பாட்டை வழங்க முடியும்.இருப்பினும், குறைந்த-ஒருங்கிணைந்த தளங்களின் வலுவான வேதியியல் உறிஞ்சுதலுடன் அதிக H2 மற்றும் CO தெரிவுநிலை இருந்தது, இதன் விளைவாக ஒட்டுமொத்த ஹைட்ரோகார்பன் FE குறைந்தது.மறுபுறம், துகள் அளவுகளின் அதிகரிப்புடன் விளிம்பு தளங்களின் விகிதம் விமான தளங்களுக்கான விகிதம் குறைந்தது, இது C2H4 உற்பத்தியின் செயல்திறனையும் பாதிக்கிறது.துகள் அளவு மற்றும் விளிம்பு தளங்களின் அடர்த்தி ஆகியவற்றுக்கு இடையே உகந்த சமநிலையின் காரணமாக 44-nm விளிம்பு நீளம் கொண்ட இடைநிலை அளவிலான செப்பு நானோகுப்கள் மிக உயர்ந்த C2H4 தேர்வைக் காட்டுகின்றன என்பதை ஆசிரியர்கள் நிரூபித்துள்ளனர்.மேலும், ECR இன் போது உருவவியல் உள்ளூர் pH மற்றும் வெகுஜன போக்குவரத்தையும் பாதிக்கலாம்.வினையூக்கி மேற்பரப்புக்கு அருகில் உள்ள உயர் உள்ளூர் pH ஆனது, OH− உருவாக்கப்படும் சூழ்நிலையால் ஏற்படுகிறது, இது புரோட்டான் சம்பந்தப்பட்ட எதிர்வினை பாதையை அடக்குகிறது என்பது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.இதன் விளைவாக, *CO டைமரைசேஷன் மூலம் C2+ ஹைட்ரோகார்பன் உருவாக்கம் மேம்படுத்தப்படலாம், மேலும் *COH இடைநிலை மூலம் உருவாகும் CH4 தடுக்கப்படலாம்.செப்பு நானோவைர் அணிவரிசைகள் (படம் 5B) அதிகரித்த உள்ளூர் pH (68) அடைய நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் எலக்ட்ரோலைட்டாக, CO2 நிறைவுற்ற பொட்டாசியம் பைகார்பனேட் (KHCO3) கரைசல் உள்ளூர் OH− (HCO3− + OH− = CO32− + H2O) ஐ விரைவாக நடுநிலையாக்கி உள்ளூர் pH ஐக் குறைக்கும்.ஒரு நீளமான நுண் கட்டமைப்பு மூலம், Cu நானோவைர் வரிசைகளில் HCO3− இன் பரவலை எப்படியாவது குறைமதிப்பிற்கு உட்படுத்தலாம், இதனால் உள்ளூர் OH−க்கான நடுநிலைப்படுத்தல் விளைவு ஓரளவுக்கு அடக்கப்படும்.இதேபோன்ற கொள்கையின் அடிப்படையில், துல்லியமாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மீசோபோர்களைக் கொண்ட செப்பு வலைகள் (படம் 5C) C2H4 அல்லது C2H6 உற்பத்திக்கான மேம்படுத்தப்பட்ட FEயை நிரூபித்தன (32).நுண்துளை அகலத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் எலக்ட்ரோடு மேற்பரப்பில் உள்ள உள்ளூர் pH ஐ அதிகரிக்கலாம், இதன் விளைவாக C1 தயாரிப்பு FE குறைகிறது மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட C2 தயாரிப்பு FE ஆனது.தவிர, துளை ஆழத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம், பெரிய குறைப்பு தயாரிப்பு C2H4 இலிருந்து C2H6 வரை டியூன் செய்யப்படலாம்.C2H6 இன் FE 46% ஆக உயர்ந்தது.ECR இன் போது இரசாயனங்கள் துளைகளுக்குள் கட்டுப்படுத்தப்பட்டிருப்பதால், ஆழமான துளைகளால் ஏற்படும் முக்கிய இடைநிலைகளின் நீடித்த தக்கவைப்பு நேரம் நிறைவுற்ற C2 ஹைட்ரோகார்பனை நோக்கிய உயர் தேர்வுக்கான முக்கிய காரணமாக விளக்கப்பட்டுள்ளது.CuI-பெறப்பட்ட Cu நானோ ஃபைபர்கள் C2H6 (FE = 30% -0.735 V மற்றும் RHE) (89) நோக்கி உயர் தேர்வுத் திறனைக் காட்டின.அனிசோட்ரோபிக் உருவவியல் மற்றும் CuI-பெறப்பட்ட Cu நானோ ஃபைபர்களின் உயர் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை ஆகியவை உறிஞ்சப்பட்ட H2 இன் பொறி திறனை மேம்படுத்தலாம், இதனால் C2H6 இன் FE ஐ அதிகரிக்கும்.

(A முதல் C வரை) உருவவியல் அல்லது கட்டமைப்பு விளைவுகள்.(A) அணுக்களின் அடர்த்தி (இடது அச்சு) மற்றும் விளிம்புத் தளங்களில் உள்ள அணுக்களின் விகிதம் (Nedge) மற்றும் (100) விமானத்தில் (N100) (வலது அச்சு) அணுக்களுக்கு விளிம்பு நீளம் (d) உடன் தொடர்புடையது.ஜான் விலே அண்ட் சன்ஸ் (58) அனுமதியுடன் மறுஉருவாக்கம் செய்யப்பட்டது.(B) உருவவியல் திட்டம் pH மாற்றத்தை ஏற்படுத்தியது.ஜான் விலே அண்ட் சன்ஸ் (68) அனுமதியுடன் மறுஉருவாக்கம் செய்யப்பட்டது.(C) வெவ்வேறு துளை அளவுகள் மற்றும் ஆழங்களைக் கொண்ட மீசோபோர் தாமிரத்தின் தயாரிப்புத் தேர்வு.ஜான் வில்லி மற்றும் சன்ஸ் (32) அனுமதியுடன் மறுஉருவாக்கம் செய்யப்பட்டது.(D முதல் H வரை) தசைநார் விளைவுகள்.(D மற்றும் E) செப்பு நானோவைரில் (Cu NW) பல்வேறு வகையான அமினோ அமிலங்கள் (D) அல்லது மாற்றிகள் (E) −1.9 V இல் ECR. ராயல் சொசைட்டி ஆஃப் கெமிஸ்ட்ரியின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது (35).(F) Cu(35) இல் வெவ்வேறு உறிஞ்சுதல் திறன்களுடன் வெவ்வேறு ஹாலைடு எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் C2H4 இன் உற்பத்தி விகிதங்கள்.அமெரிக்கன் கெமிக்கல் சொசைட்டியின் அனுமதியுடன் மறுஉருவாக்கம் செய்யப்பட்டது (91).NHE, சாதாரண ஹைட்ரஜன் மின்முனை.(G) KOH எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் வெவ்வேறு செறிவுகளில் C2H4 மற்றும் CO இன் FE மற்றும் KOH எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் வெவ்வேறு செறிவுகளில் C2H4 இன் Tafel சாய்வு.(ஜி) மற்றும் (எச்) ஆகியவை அமெரிக்கன் அசோசியேஷன் ஃபார் தி அட்வான்ஸ்மென்ட் ஆஃப் சயின்ஸிலிருந்து (ஏஏஏஎஸ்) (33) மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன.

சிறிய மூலக்கூறுகளைப் பயன்படுத்தி வினையூக்கி மேற்பரப்பு மாற்றம் ECR இன் மின்வேதியியல் செயல்திறனை மேம்படுத்த மற்றொரு நன்கு அறியப்பட்ட உத்தி ஆகும்.இந்த மூலோபாயம் வினையூக்கி மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள நுண்ணிய சூழலை பாதிக்கலாம், இது மேற்பரப்பு தசைநார் மற்றும் இடைநிலைக்கு இடையிலான தொடர்பு காரணமாக முக்கிய இடைநிலைகளை உறுதிப்படுத்துகிறது.ECR (35) ஐ மேம்படுத்துவதற்கு அமீன் ஒரு மாற்றியமைப்பாளராக அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது.கிளைசின் (Gly), dl-alanine (Ala), dl-leucine (Leu), dl-tryptophan (Tyr), dl-arginine (Arg) மற்றும் dl-tryptophan (Trp) உள்ளிட்ட பல்வேறு அமினோ அமிலங்கள் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன. செப்பு நானோவாய்களில் அவற்றின் விளைவுகளை ஆய்வு செய்யுங்கள் (35).படம் 5D இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அனைத்து அமினோ அமில அடிப்படையிலான லிகண்ட்களும் C2+ ஹைட்ரோகார்பன்களின் தேர்வை மேம்படுத்தும் திறன் கொண்டவை.அமினோ அமிலத்தில் உள்ள ─COOH மற்றும் ─NH2 செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் ECR இன் மேம்பட்ட தேர்வுக்கு காரணமாக இருக்கலாம் என்று அத்தகைய விரிவாக்கம் தெரிவிக்கிறது.Cu மேற்பரப்பில் அமினோ அமிலங்களின் உறிஞ்சுதல் ─COOH மற்றும் ─NH2 குழுக்கள் (35, 90) ஆகிய இரண்டின் மூலமாகவும் அடையப்பட்டது என்பதை முந்தைய அறிக்கைகள் விளக்குகின்றன.─COOH குழுவை மட்டுமே கொண்ட ஸ்டீரிக் அமிலம் (C17H35COOH, RCO2H), ─COOH இன் பங்கை அடையாளம் காண தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.─COOH அல்லது ─NH2 குழுக்களில் இல்லாத a-anthraquinone diazonium உப்பு (AQ), o-nitrobenzene diazonium உப்பு (PhNO2), மற்றும் dodecyl mercaptan (C12H25SH, RSH) போன்ற பிற மாற்றிகளும் ஆராயப்பட்டன.இருப்பினும், அவை அனைத்தும் C2+ ஹைட்ரோகார்பன் FE முன்னேற்றத்திற்கு சாதகமாக இல்லை (படம். 5E).ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் போன்ற வலுவான தொடர்புகளின் காரணமாக உறிஞ்சப்பட்ட ஸ்விட்டெரியோனிக் கிளைசினில் உள்ள ─NH3+ குழுக்கள் *CHO இடைநிலையை நிலைப்படுத்தலாம் என்று கோட்பாட்டு கணக்கீடுகள் சுட்டிக்காட்டுகின்றன.எலக்ட்ரோலைட்டில் ஹாலைடு அயனிகளை அறிமுகப்படுத்துவது வினையூக்கிகளை மாற்றுவதற்கான மற்றொரு வழியாகும் (91, 92).படம் 5F இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பிளாஸ்மா-செயல்படுத்தப்பட்ட Cu இல் C2H4 உற்பத்தி விகிதத்தை ஹலைடு சேர்க்கைகளின் உதவியுடன் கணிசமாக அதிகரிக்க முடியும்.Cu(100) முகத்தில் (91) I−, Br− மற்றும் Cl− ஆகியவற்றின் உறிஞ்சுதல் ஆற்றலுடன் உடன்படும் வகையில், Br− மற்றும் Cl− ஐ விட I− அயனி மிகவும் செயலில் உள்ளது என்று காட்டப்பட்டது.ஹலைடுகளைத் தவிர, ஹைட்ராக்சைடு அயனியும் C2H4 தேர்வில் நேர்மறையான விளைவைக் காட்டியது.சமீபத்தில், சார்ஜென்ட் மற்றும் சக பணியாளர்கள் (33) ஒரு ஓட்ட கலத்தில் செறிவூட்டப்பட்ட பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடு (KOH) எலக்ட்ரோலைட் (10 M வரை) பயன்படுத்தி ~70% FE உடன் CO2-க்கு-C2H4 மாற்றத்தை அறிவித்தனர்.படம் 5G இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 10 M KOH எலக்ட்ரோலைட்டில் CO மற்றும் C2H4 இன் தொடக்க திறன் 1 M KOH இல் இருந்ததை விட மிகவும் குறைவாக இருந்தது.மேலும், C2H4 உருவாக்கத்தின் Tafel சரிவுகள் (படம். 5H) ஹைட்ராக்சைடு செறிவு (135 mV தசாப்தம்−1 1 M KOH இல் மற்றும் 65 mV தசாப்தம்−1 10 M KOH இல்) அதிகரிப்பதன் மூலம் குறைந்துள்ளது, இது ஒட்டுமொத்த விகிதத்தின் மாற்றத்தை பரிந்துரைக்கிறது- தீர்மானிக்கும் படி.அடர்த்தி செயல்பாட்டுக் கோட்பாடு (DFT) முடிவுகள் செறிவூட்டப்பட்ட ஹைட்ராக்சைடுகளின் இருப்பு CO இடைநிலையின் பிணைப்பு ஆற்றலைக் குறைக்கும் மற்றும் உறிஞ்சப்பட்ட OCCO இடைநிலைகளில் இரண்டு கார்பன் அணுக்களுக்கு இடையேயான சார்ஜ் ஏற்றத்தாழ்வை அதிகரிக்கும் என்பதை நிரூபித்தது.இதன் விளைவாக, OCCO இடைநிலையானது வலுவான இருமுனை ஈர்ப்பு மூலம் மேலும் உறுதிப்படுத்தப்படும், இது CO டைமரைசேஷனுக்கான குறைந்த செயல்படுத்தும் ஆற்றல் தடைக்கு வழிவகுக்கும், இது ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை மேம்படுத்தும்.

எத்தனால் (CH3CH2OH) போன்ற C2+ ஆக்ஸிஜனேட்டுகள் மிகவும் மதிப்புமிக்க ECR தயாரிப்புகளின் மற்றொரு முக்கிய வகையாகும்.எத்தனாலின் தொழில்துறை தொகுப்பு என்பது ஆற்றல் மிகுந்த செயல்முறையாகும், இது அதிக அளவு எத்திலீன் அல்லது விவசாய மூலப்பொருட்களையும் பயன்படுத்துகிறது (40).எனவே, CO2 இலிருந்து எத்தனால் அல்லது பிற C2+ ஆக்சிஜனேட்டுகளின் மின்னாற்பகுப்பு உற்பத்தியானது பொருளாதார மற்றும் சுற்றுச்சூழல் உணர்வை அதிகம் தருகிறது.ECR இலிருந்து எத்தனால் உற்பத்தியானது C2H4 உடன் இறுதி இடைநிலையை *C2H3O (43) பகிர்ந்ததால், இந்த இடைநிலையின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜனேற்றம் ECR பாதைகளை C2H4 இலிருந்து ஆல்கஹால்களுக்கு மாற்றலாம் (64).இருப்பினும், பெரும்பாலான அமைப்புகளில், ஹைட்ரோகார்பன்களை விட (31, 37, 39, 41, 42, 67) C2+ ஆக்சிஜனேட்டுகளை நோக்கித் தேர்ந்தெடுக்கும் திறன் மிகவும் குறைவாக உள்ளது.எனவே, இந்தப் பிரிவில், 25%க்கும் அதிகமான C2+ ஆக்சிஜனேட் FE ஐ அடையக்கூடிய மின்னாற்பகுப்பு வடிவமைப்பு உத்திகளை நாங்கள் முன்னிலைப்படுத்துவோம்.

மேலே விவாதிக்கப்பட்டபடி, நன்கு வடிவமைக்கப்பட்ட பைமெட்டாலிக் வினையூக்கிகள் C2+ ஹைட்ரோகார்பன் உற்பத்திக்கான தேர்வையும் செயல்பாட்டையும் மேம்படுத்தலாம்.C2+ ஆக்சிஜனேட்டுகளுக்கு (38, 93, 94) எலக்ட்ரோகேடலிடிக் செயல்திறனை மேம்படுத்த இதேபோன்ற ஆனால் ஒரே மாதிரியான உத்தி பயன்படுத்தப்பட்டது.உதாரணமாக, Ag-incorporated Cu-Cu2O வினையூக்கிகள் ட்யூன் செய்யக்கூடிய எத்தனால் தேர்ந்தெடுக்கும் திறனை வெளிப்படுத்தின, மேலும் அதிக எத்தனால் FE 34.15% (95) ஆகும்.Ag/Cu அணு விகிதத்திற்குப் பதிலாக, கட்டம்-கலந்த Ag-Cu கலவையில் உள்ள இருமுனை எல்லை, எத்தனால் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட உற்பத்திக்கான முக்கிய காரணியாக அடையாளம் காணப்பட்டது.Cu தளம் ஒரு கட்ட-கலந்த வடிவத்தில் (Ag-Cu2OPB) Ag தளத்திற்கு மிக அருகில் இருப்பதால், கட்டம்-பிரிக்கப்பட்ட மாதிரிக்கு (Ag-Cu2OPS) ஒப்பிடுகையில், கட்ட-கலப்பு மாதிரிக்கான எத்தனால் இடைநிலைகளின் உருவாக்க விகிதம் ஊக்குவிக்கப்படலாம். ), ஒரு சிறந்த எத்தனால் உற்பத்தி செயல்திறன் வழிவகுக்கும்.எத்தனால் தவிர, Cu-Ag பைமெட்டாலிக் NP களும் பென்சோட்ரியாசோல் (93) சேர்ப்புடன் CO2 ஐ அசிடேட்டாக மாற்றுவதற்கு நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன.RHEக்கு எதிராக −1.33 V இல், அசிடேட்டின் FE 21.2% ஆக இருந்தது.இந்த வழக்கில் இரண்டு சாத்தியமான எதிர்வினை பாதைகள் முன்மொழியப்பட்டன: ஒன்று CO டைமரைசேஷனை அடிப்படையாகக் கொண்டது, மற்றொன்று CO செருகலில் உள்ளது, இது செயலில் உள்ள Ag தளங்களில் CO இடைநிலை உருவாக்கத்தின் முக்கிய பங்கை எடுத்துக்காட்டுகிறது.எத்தனால் உற்பத்திக்கான Cu-Zn வினையூக்கிகளில் (படம் 6, A மற்றும் B) இதேபோன்ற கவனிப்பு தெரிவிக்கப்பட்டது (38).Zn-Cu கலப்பு வினையூக்கிகளில் Zn இன் உள்ளடக்கத்தைச் சரிசெய்வதன் மூலம், எத்தனால் மற்றும் C2H4 FE விகிதத்தை 0.48 முதல் 6 வரை கட்டுப்படுத்த முடியும், இது C2+ ஆக்சிஜனேட் உருவாக்கத்திற்கான CO-வளர்ச்சியடைந்த தளங்களின் முக்கியத்துவத்தைப் பரிந்துரைக்கிறது.கலப்பு வினையூக்கிகளின் உருவாக்கம் மேட்ரிக்ஸ் பொருளின் மீது திரிபு விளைவை ஏற்படுத்தக்கூடும், இது சில நேரங்களில் விரும்பப்படாமல் இருக்கலாம்.எனவே, பைமெட்டாலிக் வினையூக்கிகளை நோக்கிய நேரடி வழி சில இலக்கு தயாரிப்புகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானதாக இருக்கலாம்.ஜரமிலோ மற்றும் சக பணியாளர்கள் (96) ஒரு எளிமைப்படுத்தப்பட்ட Au-Cu பைமெட்டாலிக் அமைப்பை உருவாக்கினர், தங்கம் NP களை ஒரு பாலிகிரிஸ்டலின் Cu படலத்தில் நேரடியாக படிவதன் மூலம் ஒருங்கிணைத்து, டேன்டெம் கேடலிசிஸ் விளைவை ஆராய்கின்றனர்.பைமெட்டாலிக் Au-Cu, C2+ ஆல்கஹால்களை நோக்கிய ஒருங்கிணைந்த தேர்வு மற்றும் செயல்பாட்டை வெளிப்படுத்தியது, தூய செம்பு மற்றும் தங்கம் மற்றும் Au-Cu கலவையை விஞ்சியது.Cu படலத்துடன் ஒப்பிடும்போது, ​​பைமெட்டாலிக் Au-Cu அமைப்பு, CO தலைமுறைக்கு செயலில் உள்ள Au NPகள் (படம் 6C) இருப்பதால், உள்ளூர் CO செறிவை அதிகரித்தது.CO குறைப்புக்கு தங்கம் செயலில் இல்லை என்பதால், Au-Cu பைமெட்டாலிக் வினையூக்கிகளில் மேம்படுத்தப்பட்ட C2+ ஆல்கஹால் உற்பத்தி விகிதம் ஒரு டேன்டெம் கேடலிசிஸ் பொறிமுறைக்குக் கூறப்பட்டது.குறிப்பாக, தங்க NP கள் Cu மேற்பரப்புக்கு அருகில் அதிக உள்ளூர் CO செறிவை உருவாக்கலாம்.அடுத்து, ஏராளமான உள்ளூர் CO மூலக்கூறுகளை Cu ஆல் மேலும் C2+ ஆல்கஹால்களாகக் குறைக்கலாம்.

(A முதல் C வரை) அலாய் விளைவுகள்.(A) எத்தனால் மற்றும் C2H4 இன் அதிகபட்ச FE மற்றும் பல்வேறு Cu-Zn கலவைகளில் எத்தனால் மற்றும் எத்திலீனின் FE விகிதம்.(B) பல்வேறு Cu-Zn கலவைகளில் எத்தனாலின் பகுதி மின்னோட்ட அடர்த்தி.(A) மற்றும் (B) ஆகியவை அமெரிக்க கெமிக்கல் சொசைட்டியின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன (38).(C) தங்கம், தாமிரம் மற்றும் Au-Cu பைமெட்டாலிக் அமைப்பில் CO2 குறைப்பு மற்றும் CO பரிணாம விகிதம்.நேச்சர் பப்ளிஷிங் குழுமத்தின் அனுமதியுடன் மறுபதிப்பு செய்யப்பட்டது (96).(D முதல் L வரை) உருவவியல் அல்லது கட்டமைப்பு விளைவுகள்.(D) உலோக அயன் சைக்கிள் ஓட்டுதல் முறையின் திட்டவட்டமான விளக்கம்.(E மற்றும் F) ECR நிபந்தனைகளின் கீழ் 100-சுழற்சி Cu இன் SEM படங்கள் (E) மற்றும் பின் (F)(ஜி) TEM மற்றும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட-பகுதி எலக்ட்ரான் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் Cu(100), Cu(111) மற்றும் Cu(211) அம்சங்களில் *OCCO மற்றும் *OCCHO உருவாக்கத்திற்கான Cu(100) மற்றும் (H) இலவச ஆற்றல் வெளிப்படுத்தப்பட்டது.(D) முதல் (G) வரை நேச்சர் பப்ளிஷிங் குழுமத்தின் (42) அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது.(I) Cu(111), Cu(751), மற்றும் Cu(100) ஆகியவற்றில் ஆற்றலின் செயல்பாடாக ஆக்ஸிஜனேட்டுகள் மற்றும் ஹைட்ரோகார்பன்களின் விகிதம்.(J) Cu(111), Cu(100), மற்றும் Cu(751)க்கான ஒருங்கிணைப்பு எண்கள்.(I) மற்றும் (J) தேசிய அறிவியல் அகாடமியின் (97) அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன.(K) Cu NP களில் இருந்து கனசதுரம் போன்ற தாமிரமாக மாற்றும் செயல்முறையின் திட்டம்.நேஷனல் அகாடமி ஆஃப் சயின்ஸின் அனுமதியுடன் மறுபதிப்பு செய்யப்பட்டது (98).(எல்) ECRக்கு முன்னும் பின்னும் நானோடென்ட்ரிடிக் தாமிரத்தின் SEM படங்கள்.அமெரிக்கன் கெமிக்கல் சொசைட்டியின் அனுமதியுடன் மறுஉருவாக்கம் செய்யப்பட்டது (99).

எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களுக்கான படிக அம்சங்களைத் தேர்ந்தெடுத்து வெளிப்படுத்துவது, குறிப்பிட்ட ECR தயாரிப்புகளை நோக்கி மேம்படுத்தப்பட்ட FE ஐ அடைவதற்கான பயனுள்ள மற்றும் நேரடியான அணுகுமுறையாகவும், அடிப்படைப் புரிதலுக்கான முக்கியமான வழியாகவும் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.ஒற்றை-படிக வினையூக்கிகளின் எளிமையான ஆனால் அளவிடக்கூடிய தொகுப்பு சவாலானது.பேட்டரிகளுக்கான கால்வனோஸ்டாடிக் சார்ஜிங்-டிஸ்சார்ஜிங் (ஜிசிடி) செயல்முறையால் ஈர்க்கப்பட்டு, ஒரு Cu வினையூக்கியின் (42) படிக முகத்தைத் தேர்ந்தெடுத்து வெளிப்படுத்த, எங்கள் குழு ஒரு உலோக அயன் சைக்கிள் ஓட்டுதல் முறையை (படம் 6D) உருவாக்கியது.100 GCD சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு, Cu படலத்தில் ஒரு அடர்த்தியான Cu நானோக்யூப் வரிசையானது வெளிப்படும் (100) அம்சங்களுடன் (படம் 6, E முதல் G வரை) உருவாக்கப்பட்டது.100-சுழற்சி வினையூக்கியானது 30%க்கும் அதிகமான ஒட்டுமொத்த C2+ ஆல்கஹால் FE மற்றும் 20 mA cm−2 க்கும் அதிகமான C2+ ஆல்கஹால் தற்போதைய அடர்த்தியை வழங்கியது.இருப்பினும், (100) அம்சத்தின் குறைந்த விகிதத்துடன் கூடிய 10-சுழற்சி Cu ஆனது C2+ ஆல்கஹால் FE ~10% மட்டுமே வழங்கியது.படம் 6H இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, Cu(111) ஐ விட C─C இணைப்பிற்கு Cu(100) மற்றும் படிநிலை (211) அம்சங்கள் மிகவும் சாதகமாக இருப்பதை DFT உருவகப்படுத்துதல் உறுதிப்படுத்தியது.ஒரு மாதிரி வினையூக்கி, வெவ்வேறு வெளிப்படும் அம்சங்களைக் கொண்ட எபிடாக்சியல் Cu படம், C2+ ஆக்சிஜனேட் உற்பத்தியை (படம் 6I) (97) நோக்கிய செயலில் உள்ள மையக்கருத்துக்களைத் தீர்மானிக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டது.குறைவான அண்டை நாடுகளைக் கொண்ட மேற்பரப்பில் CO* டைமர் H* அணுக்களுக்கு அருகில் இருப்பதற்கான வாய்ப்பு புள்ளிவிவர ரீதியாக குறைவாக இருப்பதால், குறைந்த-ஒருங்கிணைந்த Cu தளங்கள் ஹைட்ரோகார்பன்களின் உருவாக்கத்தை அடக்கி, மேம்படுத்தப்பட்ட C2+ ஆக்சிஜனேட் FEக்கு வழிவகுக்கும், ஏனெனில் ஹைட்ரஜனேற்றம் செய்வது மிகவும் கடினம். அதன் மேற்பரப்பில் C─C இணைந்த ECR இடைநிலைகள் (97).எபிடாக்சியல் Cu திரைப்பட ஆய்வில், Cu(751) அம்சத்தில் உள்ள ECR ஆனது ஆக்ஸிஜனேற்றம்/ஹைட்ரோகார்பன் விகிதத்தை மேம்படுத்தியதை ஆசிரியர்கள் உறுதிப்படுத்தினர்.இந்த மேம்பாடு வெவ்வேறு Cu அம்சங்களின் மேற்பரப்பு Cu அணு வடிவவியலுக்கும், அதனுடன் தொடர்புடைய குறைந்த சராசரி ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட எண் (படம் 6J) ஆகியவற்றிற்கும் காரணமாக இருக்கலாம், அங்கு Cu அணு முறையே Cu (751) இல் இரண்டு, நான்கு மற்றும் ஆறு அருகிலுள்ள அண்டை நாடுகளுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது. Cu(100), மற்றும் Cu(111) அம்சங்கள்.சிட்டு உருவவியல் புனரமைப்பு C2+ ஆக்சிஜனேட் FE ஐ மேம்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்பட்டது.செயலில் உள்ள கன சதுரம் போன்ற Cu வினையூக்கி யாங் மற்றும் சக பணியாளர்களால் உருவாக்கப்பட்டது (98), இது மேம்பட்ட C─C இணைப்பு செயல்திறனைக் காட்டியது.விரிவாக, வெவ்வேறு ஏற்றங்களுடன் கூடிய மோனோடிஸ்பெர்ஸ் Cu NP கள் (6.7 nm) ECRக்கான வினையூக்கியாக கார்பன் காகித ஆதரவில் டெபாசிட் செய்யப்பட்டன.வெளிப்படையாக, Cu NP ஏற்றுதலின் அதிகரிப்புடன் C2+ ஆக்ஸிஜனேட்டுகளின் FE அதிகரித்தது.அதிக ஏற்றுதல் நிலைமைகளின் கீழ் அடர்த்தியாக நிரம்பிய Cu NP கள் ECR இன் போது சிட்டு உருவ மாற்றத்திற்கு உட்பட்டதாகக் காட்டப்பட்டது, இதில் கன சதுரம் போன்ற உருவங்கள் இறுதியாக உருவாக்கப்பட்டன (படம் 6K).புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட இந்த அமைப்பு அதிக மின்னாற்றல் செயலில் இருப்பது கண்டறியப்பட்டது.CO டைமரைசேஷன் என்பது C2 தயாரிப்பு உருவாக்கத்திற்கான விகிதத்தை நிர்ணயிக்கும் படியாகும் என்று Tafel பகுப்பாய்வு பரிந்துரைத்தது, அதேசமயம் n-propanol ஆனது இந்த வினையூக்க அமைப்பில் ஒரு தனித்துவமான பாதையைக் காட்டியது.நானோடென்ட்ரிடிக் தாமிரம் C2+ ஆக்சிஜனேட் உற்பத்திக்கான உருவவியல் கட்டுப்பாட்டின் முக்கியத்துவத்தைக் காட்டும் மற்றொரு எடுத்துக்காட்டு (99).சுருக்கமாக, C2+ ஆல்கஹாலுக்கான நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட செப்பு நானோடென்ட்ரைட்டின் (படம் 6L) மொத்த FE ஆனது RHE க்கு எதிராக −1.0 V இல் சுமார் 25% ஆக இருந்தது.ஈர்க்கக்கூடிய n-propanol FE 13% −0.9 V இல் அடையப்படலாம். Cu அணுவின் உயர் செயல்பாட்டைக் கருத்தில் கொண்டு, தாமிர அடிப்படையிலான வினையூக்கிகள் ECR இன் போது கட்டமைப்புச் சிதைவை எப்போதும் பாதிக்கின்றன, குறிப்பாக அதிக ஆற்றல் கொண்டவை, இது மோசமான நிலைக்கு வழிவகுக்கிறது. ஸ்திரத்தன்மை.இருப்பினும், அத்தகைய நானோடென்ட்ரிடிக் தாமிரம் ஆல்கஹால் உற்பத்திக்கான நல்ல நிலைத்தன்மையை வெளிப்படுத்தியது, 6 மணி நேரத்திற்குள் ~24% ஆல்கஹால் FE ஐக் காட்டுகிறது.

அணுக் காலியிடங்கள் மற்றும் டோபண்டுகள் போன்ற எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களின் குறைபாடுகள், வழக்கத்திற்கு மாறான ECR இடைநிலைகளை உறிஞ்சுவதற்கான சாத்தியத்தைக் காட்டுகின்றன, இதனால், ஆக்ஸிஜனேற்றங்களை நோக்கி தொடர்புடைய பாதையைத் தேர்ந்தெடுத்து மேம்படுத்துகிறது (29, 43, 100).எத்திலீன் மற்றும் எத்தனால் உற்பத்திக்கான இறுதி இடைநிலையான *C2H3O ஐ எடுத்துக் கொண்டால், சார்ஜென்ட் மற்றும் சக பணியாளர்கள் (43) ஒரு கோர்-ஷெல் Cu எலக்ட்ரோகேடலிஸ்டில் உள்ள குறைபாடுகளின் பங்கை விரிவாக ஆய்வு செய்தனர்.எத்திலீன் மற்றும் எத்தனால் உருவாவதற்கான எதிர்வினை ஆற்றல் தடைகள் ஆரம்பகால C─C இணைப்பு நிலையில் (0.5-V ஓவர்போடென்ஷியல்) (படம் 7A) ஒத்ததாக இருப்பதை அவர்கள் கோட்பாட்டளவில் காட்டினர்.அத்தகைய நிபந்தனையின் கீழ், செப்பு காலியிடத்தை அறிமுகப்படுத்துவது எத்திலீன் உருவாக்கத்திற்கான ஆற்றல் தடையை சிறிது அதிகரிக்கும், இருப்பினும் அது எத்தனால் உற்பத்தியில் எந்த செல்வாக்கையும் காட்டவில்லை (படம் 7 பி).இருப்பினும், படம் 7C இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, காலியிடங்கள் மற்றும் நிலத்தடி சல்பர் டோபண்ட் கொண்ட செப்பு வினையூக்கிகள் எத்திலீன் பாதைக்கான ஆற்றல் தடையை கணிசமாக அதிகரிக்கக்கூடும், இது வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக சாதகமற்றதாக ஆக்குகிறது.இருப்பினும், அத்தகைய மாற்றம் எத்தனால் பாதையில் ஒரு சிறிய விளைவைக் காட்டியது.இந்த நிகழ்வு மேலும் சோதனை ரீதியாக சரிபார்க்கப்பட்டது.ஏராளமான மேற்பரப்பு காலியிடங்களுடன் (Cu2S-Cu-V; படம் 7D) ஒரு கோர்-ஷெல் கட்டமைக்கப்பட்ட Cu2S-Cu ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது.ஆல்கஹாலின் எத்திலீன் விகிதம் வெறுமையான Cu NP களில் 0.18 இல் இருந்து 0.34 ஆகவும், பின்னர் Cu2S-Cu-V இல் 1.21 ஆகவும் அதிகரித்தது, இருப்பினும் அனைத்து வினையூக்கிகளுக்கும் C2+ தயாரிப்புகளின் மொத்த FE ஆனது (படம் 7E) .இந்த அவதானிப்பு, DFT முடிவுடன் ஒத்துப்போகும், எத்திலீன் உற்பத்தியை ஒடுக்குவதோடு, ஆல்கஹால் தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மையை மேம்படுத்துவது தொடர்புடையது என்பதைக் குறிக்கிறது.கூடுதலாக, ECR க்கு தூய கார்பன் பொருட்கள் செயலற்றதாக இருப்பதால், உலோகம் இல்லாத கார்பன் வினையூக்கிக்கு குறைபாடுள்ள பொறியியல் மிகவும் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.கார்பன் அடிப்படையிலான வினையூக்கியின் மின்னணு கட்டமைப்பை மாற்ற நைட்ரஜன் மற்றும் போரான் போன்ற டோபண்டுகள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன (31, 43, 100).எடுத்துக்காட்டாக, சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறு மீது நைட்ரஜன்-டோப் செய்யப்பட்ட நானோ டைமண்ட் (NDD) படம் குவான் மற்றும் பலர்.(29) ECR இலிருந்து தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அசிடேட் உற்பத்திக்காக (படம் 7F).ஒரு NDD வினையூக்கியைப் பயன்படுத்தி RHE க்கு எதிராக அசிடேட் தொடக்கத் திறன் −0.36 V ஆகக் குறைவாக இருந்தது, மேலும் அசிடேட்டுக்கான FE ஆனது RHE க்கு எதிராக −0.8 முதல் −1.0 V வரையிலான சாத்தியமான வரம்பில் 75% க்கும் அதிகமாக இருந்தது.இத்தகைய ஈர்க்கக்கூடிய முன்னேற்றத்தின் தோற்றத்தைப் புரிந்து கொள்ள, வெவ்வேறு நைட்ரஜன் உள்ளடக்கங்கள் அல்லது நைட்ரஜன் இனங்கள் கொண்ட NDD/Si ​​மின்முனைகள் தயாரிக்கப்பட்டு ஆய்வு செய்யப்பட்டன (படம் 7G).ECR க்கான NDD/Si ​​வினையூக்கியின் சிறந்த செயல்திறன் ஹைட்ரஜன் பரிணாமம் மற்றும் N ஊக்கமருந்து ஆகியவற்றிற்கான அதன் அதிக ஆற்றல் காரணமாக இருக்கலாம் என்று ஆசிரியர்கள் முடிவு செய்தனர், அங்கு N-sp3C இனங்கள் அசிடேட் உற்பத்திக்கு மிகவும் செயலில் உள்ளன.அசிடேட் உருவாவதற்கான முக்கிய பாதை CO2 → *CO2− → *(COO)2 → CH3COO− ஆக இருக்கலாம் என்பதை எலக்ட்ரோகினெடிக் தரவு மற்றும் இன் சிட்டு அகச்சிவப்பு நிறமாலை வெளிப்படுத்தியது.நைட்ரஜனைத் தவிர, போரான் என்பது நானோ டைமண்டின் மின்னணு கட்டமைப்பைக் கட்டுப்படுத்த நன்கு ஆராயப்பட்ட மற்றொரு ஹீட்டோரோடாம் ஆகும்.இருப்பினும், போரான்-டோப் செய்யப்பட்ட நானோ டைமண்ட் (BDD) முன்னுரிமையாக CO2வை ஃபார்மால்டிஹைட் அல்லது ஃபார்மேட்டாக (101) குறைத்தது.மேலும், குவான் மற்றும் சக பணியாளர்கள் (102) போரான் மற்றும் நைட்ரஜன் இணை-டோப் செய்யப்பட்ட நானோ டைமண்ட் (BND) ECR இல் ஒருங்கிணைந்த விளைவைக் காட்டியது, இது BDD இன் வரம்பைக் கடந்து எத்தனாலைத் தேர்ந்தெடுக்கும்.BND1, BND2 மற்றும் BND3 வினையூக்கிகள் வெவ்வேறு நைட்ரஜன் உள்ளடக்கங்கள் மற்றும் ஒத்த போரான் ஊக்கமருந்து அளவுகள் தயாரிக்கப்பட்டன.படம் 7H இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, BND3 வினையூக்கியில் −1.0 V மற்றும் RHE க்கு எதிராக 93% வரை எத்தனாலின் மிக உயர்ந்த தேர்வை அடைய முடியும், இது அதிக நைட்ரஜன் ஊக்கமருந்து உள்ளது.கோட்பாட்டு கணக்கீடு BND இல் C─C இணைப்பு செயல்முறை வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக சாதகமானது என்பதை விளக்குகிறது, அங்கு போரான் அணு CO2 ஐப் பிடிப்பதை ஊக்குவிக்கிறது மற்றும் நைட்ரஜன் டோபண்ட் எத்தனாலை நோக்கி இடைநிலையின் ஹைட்ரஜனேற்றத்தை எளிதாக்கியது.ஹீட்டோரோடாம்-டோப் செய்யப்பட்ட நானோ டைமண்ட் CO2 ஐ மல்டிகார்பன் ஆக்சிஜனேட்டுகளாக மாற்றும் திறன் கொண்டதாக இருந்தாலும், மெதுவான சார்ஜ் பரிமாற்ற செயல்முறையின் காரணமாக அதன் ECR செயல்பாடு மிகவும் குறைவாக உள்ளது (தற்போதைய அடர்த்தி 2 mA cm−2 க்கும் குறைவாக உள்ளது).வைர அடிப்படையிலான வினையூக்கிகளின் குறைபாடுகளை சமாளிக்க கிராபெனின் அடிப்படையிலான பொருள் ஒரு சாத்தியமான தீர்வாக இருக்கலாம்.கோட்பாட்டளவில், கிராபெனின் அடுக்கில் உள்ள விளிம்பு பைரிடினிக் N தளங்கள் C─C இணைப்பிற்கான செயலில் உள்ள தளங்களாக எடுத்துக் கொள்ளப்படுகின்றன (103).விளிம்புத் தளங்களில் பைரிடினிக் N இருப்பதால், CO2 ஐ CO ஆக மாற்ற முடியும், இது மேலும் C2+ மூலக்கூறாக இணைக்கப்படலாம் (படம் 7I).எடுத்துக்காட்டாக, *C2O2 இடைநிலை நைட்ரஜன்-டோப் செய்யப்பட்ட கார்பனில் நிலைப்படுத்தப்படலாம், இதில் இரண்டு C அணுக்கள் முறையே பைரிடினிக் N மற்றும் அதன் அருகில் உள்ள C அணுவுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன (103).நைட்ரஜன்-டோப் செய்யப்பட்ட கிராபெனின் குவாண்டம் டாட் (NGQD) வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்தி கோட்பாட்டு கணிப்பு சரிபார்க்கப்பட்டது (31).நைட்ரஜன்-டோப் செய்யப்பட்ட கிராபெனின் தாள்கள் (1 முதல் 3 மைக்ரான் வரை) (படம் 7 ஜே) தூளாக்கப்பட்ட பிறகு, 1- முதல் 3-என்எம் NGQD கள் பெறப்பட்டன, இதில் விளிம்பு தளங்களில் உள்ள பைரிடினிக் N இன் அடர்த்தி மூன்று ஆர்டர் அளவுகளால் அதிகரிக்கப்பட்டது.−0.78 V மற்றும் RHE இல், C2+ ஆக்சிஜனேட்டுகளுக்கான அதிகபட்ச FE 26% வரை அடையலாம்.கூடுதலாக, படம் 7K இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, C2+ ஆக்சிஜனேட்டுகளுக்கான பகுதி மின்னோட்ட அடர்த்தி 40 mA cm−2 க்கு −0.86 V மற்றும் RHE க்கு அருகில் உள்ளது, இது மாற்றியமைக்கப்பட்ட நானோ டைமண்டை விட அதிகமாக உள்ளது.ஒப்பிடுகையில், N-இலவச கிராபெனின் குவாண்டம் புள்ளிகள் மற்றும் N-டோப் செய்யப்பட்ட கிராபெனின் ஆக்சைடு, இது மிகவும் கீழ் விளிம்பு தளமான பைரிடினிக் N ஐக் காட்டுகிறது, முதன்மையாக H2, CO மற்றும் ஃபார்மேட்டைக் கொடுத்தது.

(A முதல் C வரை) கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் *C2H3O இலிருந்து எத்திலீன் மற்றும் தாமிரத்திற்கான எத்தனால், காலியிடத்துடன் தாமிரம், மற்றும் செப்பு காலியிடம் மற்றும் மேற்பரப்பு கந்தகத்துடன் தாமிரம்.(D) Cu2S-Cu-V வினையூக்கியின் திட்ட விளக்கப்படம்.(இ) C2+ ஆல்கஹால்கள் மற்றும் எத்திலீனின் FE, அத்துடன் ஆல்க்கீன்களுக்கு ஆல்கஹால்களின் FE விகிதம்.(A) முதல் (E) வரை நேச்சர் பப்ளிஷிங் குழுமத்தின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது (43).(F) NDD இன் SEM படம்.(ஜி) வெவ்வேறு நைட்ரஜன் உள்ளடக்கங்களைக் கொண்ட NDD இல் அசிடேட் மற்றும் ஃபார்மேட்டின் உற்பத்தி விகிதங்கள்.% இல், அணு%.(F) மற்றும் (G) ஆகியவை அமெரிக்கன் கெமிக்கல் சொசைட்டியின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன (29).(H) −1.0 V இல் NDD, BDD மற்றும் BNDகளுக்கான FEகள். ஜான் விலே அண்ட் சன்ஸ் (102) அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்பட்டது.(I) NGQDகளில் C─C இணைப்பிற்கான செயலில் உள்ள தளங்களின் திட்ட விளக்கப்படம்.(I) அமெரிக்கன் கெமிக்கல் சொசைட்டியின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது (103).(J) NGQDகளின் TEM படம்.ஸ்கேல் பார்கள், 1 என்எம்.(K) NGQDகளைப் பயன்படுத்தும் பல்வேறு தயாரிப்புகளுக்கான பகுதி மின்னோட்ட அடர்த்தி.(J) மற்றும் (K) நேச்சர் பப்ளிஷிங் குழுமத்தின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன (31).

எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களுக்கு அப்பால், மின்முனை மற்றும் வினையூக்கி உலை கட்டிடக்கலை வடிவமைப்பு ECR செயல்திறனை அதிகரிக்க மற்றொரு பயனுள்ள வழியை முன்வைக்கிறது, குறிப்பாக உற்பத்தி விகிதம் மற்றும் ஆற்றல் திறன்.மிகவும் திறமையான C2+ உற்பத்தியை அடைவதற்காக நாவல் எலக்ட்ரோரெடக்ஷன் அமைப்புகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் புனையமைப்பில் குறிப்பிடத்தக்க மேம்பாடுகள் செய்யப்பட்டுள்ளன.இந்த பிரிவில், ECR மின்முனை/உலை வடிவமைப்பு பற்றி விரிவாக விவாதிப்போம்.

எச்-வகை செல்கள் ஆய்வக அளவிலான சோதனைகளில் விரிவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவற்றின் எளிதான அசெம்பிளி, எளிதான செயல்பாடு மற்றும் குறைந்த விலை ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொண்டு.செல்கள் அயனி-பரிமாற்ற சவ்வு (104, 105) மூலம் இணைக்கப்பட்ட சுயாதீன கேத்தோடு மற்றும் அனோட் அறைகளுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளன.இந்த H-வகை கலத்தின் முதன்மையான குறைபாடு அக்வஸ் எலக்ட்ரோலைட்டில் குறைந்த CO2 கரைதிறன் ஆகும், இது சுற்றுப்புற சூழ்நிலையில் 0.034 M மட்டுமே உள்ளது, இது j <100 mA cm−2 (64) இன் வரையறுக்கப்பட்ட CO2 குறைப்பு தற்போதைய அடர்த்திக்கு வழிவகுக்கிறது.மேலும், வரையறுக்கப்பட்ட மின்முனை மேற்பரப்பு மற்றும் ஒரு பெரிய மின்முனை தூரம் உள்ளிட்ட பிற உள்ளார்ந்த குறைபாடுகள் வளர்ந்து வரும் ஆராய்ச்சி தேவைகளை பூர்த்தி செய்யத் தவறிவிட்டன (105, 106).C2+ தயாரிப்பு உருவாக்கத்திற்கு, H-வகை செல்கள் பொதுவாக அதிக ஆற்றல்களின் கீழ் குறைந்த தேர்வினைக் காட்டுகின்றன, எ.கா. எத்திலீனுக்கு −0.98 V மற்றும் RHE (107), n-propanol க்கு 13.1% -0.9 V மற்றும் RHE (99), மற்றும் 20.4% எத்தனாலுக்கு −0.46 V மற்றும் RHE (108), தீவிர போட்டித்தன்மை கொண்ட ஹைட்ரஜன் பரிணாம வளர்ச்சியின் காரணமாக.

மேற்கண்ட சிக்கல்களைத் தீர்க்க, ஓட்ட உலை முன்மொழியப்பட்டது (15, 109).ஓட்டக் கலங்களில், வாயு CO2 ஸ்ட்ரீம் நேரடியாக கேத்தோடில் மூலப்பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம், இதனால் வெகுஜன பரவல் மற்றும் உற்பத்தி விகிதம் கணிசமாக மேம்படுத்தப்படும் (104, 110).படம் 8A ஒரு ஓட்டக் கலத்தின் பொதுவான கட்டமைப்பைக் காட்டுகிறது, அங்கு ஒரு பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட் சவ்வு (PEM) எலக்ட்ரோடு பிரிப்பானாக செயல்படுகிறது, இது இரண்டு ஓட்ட சேனல்களுக்கு இடையில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.வினையூக்கியானது வாயு பரவல் மின்முனையில் (GDE) அசையாமல் காத்தோட் மின்முனையாக செயல்படுகிறது, இதில் வாயு CO2 நேரடியாக ஊட்டப்படுகிறது.0.5 M KHCO3 போன்ற கத்தோலைட், வினையூக்கி மின்முனைக்கும் PEM க்கும் இடையே மெல்லிய அடுக்குக்குள் தொடர்ந்து பாய்கிறது.கூடுதலாக, ஆக்சிஜன் பரிணாம வினைக்கு (43, 110) அனோட் பக்கமானது பொதுவாக அக்வஸ் எலக்ட்ரோலைட்டுடன் சுழற்றப்படுகிறது.H-வகை செல்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​இந்த சவ்வு அடிப்படையிலான ஓட்டம் செல்கள் மிக உயர்ந்த ECR செயல்திறனைக் காட்டுகின்றன.எடுத்துக்காட்டாக, சார்ஜென்ட் மற்றும் சக பணியாளர்கள் (43) படம் 8 (B to E) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, H-வகை செல் மற்றும் ஃப்ளோ செல் இரண்டிலும் Cu2S-Cu-V வினையூக்கியின் ECR செயல்திறனை மதிப்பீடு செய்தனர்.H-வகை செல்களைப் பயன்படுத்தி, C2+ தயாரிப்புகளுக்கான அதிகபட்ச FE 41% ஆக இருந்தது, மொத்த மின்னோட்ட அடர்த்தி ~30 mA cm−2 −0.95 V இன் கீழ் RHE க்கு எதிராக இருந்தது.இருப்பினும், C2+ தயாரிப்புகளுக்கான FE ஆனது 53% ஆக அதிகரித்தது, மொத்த மின்னோட்ட அடர்த்தியானது 400 mA cm−2க்கு கீழ் −0.92 V இன் கீழ் RHE க்கு எதிராக ஒரு ஓட்ட அமைப்பில் எளிதாக உள்ளது.ஃப்ளோ ரியாக்டரைப் பயன்படுத்தி இத்தகைய குறிப்பிடத்தக்க செயல்திறன் மேம்பாடு மேம்படுத்தப்பட்ட CO2 பரவல் மற்றும் ஒடுக்கப்பட்ட பக்க எதிர்வினைகளுக்குக் காரணமாக இருக்கலாம், முக்கியமாக உள்ளூர் வாயு-எலக்ட்ரோலைட்-வினையூக்கி மூன்று-இடைமுகக் கட்டமைப்பிலிருந்து உருவாகிறது.

(A) எலக்ட்ரோடு-எலக்ட்ரோலைட் இடைமுகத்தின் ஜூம்-இன் திட்டவட்டத்துடன் கூடிய ஃப்ளோ எலக்ட்ரோலைசரின் வரைபடம்.(A) ஜான் விலி மற்றும் சன்ஸ் (30) அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது.(B to E) H-வகை செல் மற்றும் ஃப்ளோ செல் பயன்படுத்தி ECR செயல்திறன் ஒப்பீடு.(B) முதல் (E) வரை நேச்சர் பப்ளிஷிங் குழுமத்தின் அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது (43).(F முதல் H வரை) ECR செயல்திறனுக்கு எதிராக ஃப்ளோ செல்களில் வெவ்வேறு எலக்ட்ரோலைட்டுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.(F) முதல் (H) வரை ஜான் விலே அண்ட் சன்ஸ் (30) அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது.(I முதல் K வரை) பாலிமர் அடிப்படையிலான வாயு பரவல் மின்முனையின் கட்டமைப்பு மற்றும் நிலைப்புத்தன்மை செயல்திறன்.(I) முதல் (K) வரை AAAS (33) அனுமதியுடன் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது.

பூஜ்ஜிய இடைவெளி செல் என்பது எலக்ட்ரோலைசர்களின் மற்றொரு வளர்ந்து வரும் வகுப்பாகும், இது ஃப்ளோ செல்களில் உள்ள ஃப்ளோ சேனல்களை மேலும் நீக்குகிறது மற்றும் இடையில் ஒரு அயனி-பரிமாற்ற சவ்வுடன் இரண்டு மின்முனைகளை அழுத்துகிறது.இந்த உள்ளமைவு வெகுஜன பரிமாற்றம் மற்றும் எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற எதிர்ப்பைக் கணிசமாகக் குறைக்கலாம், இதனால் ஆற்றல் செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம், இது நடைமுறை பயன்பாடுகளில் மிகவும் சாத்தியமாகிறது (110).கேத்தோடிற்கு அளிக்கப்படும் எதிர்வினைகள் CO2-நிறைவுற்ற கத்தோலைட் அல்லது ஈரப்பதமான CO2 ஸ்ட்ரீமாக இருக்கலாம்.நீர் நீராவி அல்லது அக்வஸ் எலக்ட்ரோலைட் CO2 குறைப்பு இனங்கள் (111) க்கான கட்டணத்தை ஈடுசெய்ய புரோட்டான் வெளியீட்டிற்காக நேர்மின்முனைக்கு கட்டாயமாக அளிக்கப்படுகிறது.குட்டிரெஸ்-குவேரா மற்றும் பலர்.(109) பூஜ்ஜிய இடைவெளிக் கலத்தில் Cu-AC கலப்பின வினையூக்கியின் செயல்திறனை மதிப்பீடு செய்து, 60% அதிகத் தேர்வுத்திறன் கொண்ட அசெட்டால்டிஹைட் முக்கிய தயாரிப்பு என்று அறிக்கை அளித்தது.இந்த சாதனத்தின் மற்றொரு நன்மையாக, எதிர்வினை ஓட்டத்தை அழுத்துவது மற்றும் உள்ளூர் CO2 செறிவை கணிசமாக அதிகரிப்பது மிகவும் எளிதானது, இதனால் பெரிய மின்னோட்ட அடர்த்தி மற்றும் அதிக எதிர்வினை விகிதங்கள் (110) ஏற்படுகின்றன.இருப்பினும், பூஜ்ஜிய இடைவெளி செல்களில் துரிதப்படுத்தப்பட்ட அயனி பரிமாற்ற வீதம் கத்தோலைட்டை அமிலமாக்குகிறது, CO2 குறைப்புக்கு பதிலாக H2 பரிணாமத்தை நோக்கி எதிர்வினையை மாற்றுகிறது (112).இந்தச் சிக்கலைச் சமாளிக்க, Zhou மற்றும் சக பணியாளர்கள் (112, 113) CO2 குறைப்பு எதிர்வினைக்கு கேத்தோடிற்கு அருகே சரியான pH ஐப் பராமரிக்க, கேத்தோடு மற்றும் சவ்வுகளுக்கு இடையில் சுற்றும் அக்வஸ் எலக்ட்ரோலைட்டுடன் ஒரு இடையக அடுக்கைச் செருகினர்.அசிட்டோன், எத்தனால் மற்றும் என்-புரோபனால் உள்ளிட்ட பூஜ்ஜிய இடைவெளி செல்களின் அடிப்படையில் பல்வேறு C2+ தயாரிப்புகள் கண்டறியப்பட்டாலும், FEகள் இன்னும் குறைவாகவே உள்ளன.பெரும்பாலான அறிக்கையிடப்பட்ட ஆய்வுகள் எப்பொழுதும் C1 தயாரிப்புகளில் கவனம் செலுத்துகின்றன, அவை குறைப்பு எதிர்வினையின் போது குறைவான புரோட்டான் மற்றும் எலக்ட்ரான் பரிமாற்றங்களை உள்ளடக்கியது.எனவே, C2+ தயாரிப்புகளுக்கான பூஜ்ஜிய இடைவெளி கலத்தின் சாத்தியக்கூறு இன்னும் விவாதத்தில் உள்ளது (110).

மேலும், மைக்ரோஃப்ளூய்டிக் எலக்ட்ரோலைடிக் செல்கள் (எம்இசி) கெனிஸ் மற்றும் சக பணியாளர்களால் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு வகையான மிகவும் கவர்ச்சிகரமான எலக்ட்ரோலைசர் உள்ளமைவு ஆகும் (39, 114).இந்த சாதனத்தில், சவ்வு நேர்மின்வாயையும் கேத்தோடையும் பிரிக்க பாயும் எலக்ட்ரோலைட் ஸ்ட்ரீம் நிரப்பப்பட்ட ஒரு மெல்லிய இடைவெளி (<1 மிமீ தடிமன்) மூலம் மாற்றப்படுகிறது.CO2 மூலக்கூறுகள் கேத்தோடிற்கு அருகிலுள்ள மின்முனை-எலக்ட்ரோலைட் இடைமுகத்தில் விரைவாக பரவக்கூடும், மேலும் இரண்டு நிலையான GDEகள் பாயும் எலக்ட்ரோலைட் மூலம் சுத்தப்படுத்தப்படுகின்றன.சவ்வு அடிப்படையிலான ஓட்டம் செல்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​MEC கள் அதிக சவ்வு செலவைத் தவிர்ப்பது மட்டுமல்லாமல், நீர் மேலாண்மையையும் குறைக்கின்றன, இது குறிப்பாக நீர் மூலக்கூறுகளின் ஆஸ்மோடிக் இழுவை காரணமாக அதிக மின்னோட்ட அடர்த்தியில் இயக்கப்படும் போது நேர்மின்வாயில் உலர்தல் மற்றும் கேத்தோடு வெள்ளம் ஆகியவற்றைக் குறிக்கிறது. சவ்வு முழுவதும் அனோடில் இருந்து கேத்தோடிற்கு புரோட்டான் போக்குவரத்து (115).நமக்குத் தெரிந்தவரை, குறிப்பிடத்தக்க தகுதிகள் மற்றும் சாதனைகள் இருந்தபோதிலும், அசல் MEC களில் குறைந்த எண்ணிக்கையிலான ஆய்வுகள் C2+ தயாரிப்புகளை அடைந்துள்ளன.அனோடில் உருவாகும் புரோட்டான்கள் கேத்தோடு அருகில் இருந்து எளிதில் வெளியேற்றப்படும் அல்லது பாயும் எலக்ட்ரோலைட் மூலம் கழுவப்படும் "மிதக்கும்" விளைவு காரணமாக இது ஏற்படலாம், மாறாக பல புரோட்டான் தேவைப்படும் C2+ உருவாக்கம் எதிர்வினையில் பங்கேற்பதை விட.பின்வரும் நிகழ்வின் மூலம் ஊகத்தை உறுதிப்படுத்த முடியும்.2016 ஆம் ஆண்டில், கெனிஸ் மற்றும் சக பணியாளர்கள் (31) மாற்றியமைக்கப்பட்ட மற்றும் சவ்வு கொண்ட MEC இல் CO2 ஐ C2+ தயாரிப்புகளாக வெற்றிகரமாகக் குறைத்துள்ளனர், இதில் NGQDகள் CO2 மூலக்கூறுகளை C2+ ஆக 55% FE (31% எத்திலீனுக்கு, 14%) குறைக்கலாம். எத்தனாலுக்கு 6%, அசிடேட்டுக்கு 6%, மற்றும் n-புரோபனோலுக்கு 4%) 1 M KOH கரைசலில் RHEக்கு எதிராக −0.75 V.எலக்ட்ரோலைட் சூழல் தயாரிப்புத் தேர்வையும் கணிசமாக பாதிக்கலாம் என்பதை சுட்டிக்காட்டுவது முக்கியம்.எடுத்துக்காட்டாக, ஜியாவோ மற்றும் சக பணியாளர்கள் (30) ஒரு நானோபோரஸ் Cu வினையூக்கியை ஒருங்கிணைத்து அதன் ECR செயல்திறனை வெவ்வேறு எலக்ட்ரோலைட்டுகளை (KHCO3, KOH, K2SO4 மற்றும் KCl) பயன்படுத்தி ஒரு சவ்வு அடிப்படையிலான MEC இல் சோதித்தனர்.அல்கலைன் எலக்ட்ரோலைட்டில் (KOH) CO2 குறைப்பு, படம் 8 (F மற்றும் G) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மிக உயர்ந்த C2+ தேர்வு மற்றும் தற்போதைய அடர்த்தியை வெளிப்படுத்துகிறது என்பதை அவர்கள் வெளிப்படுத்தினர்.1 M KOH எலக்ட்ரோலைட்டில் RHE க்கு எதிராக −0.67 V இல், C2+ க்கான பெறப்பட்ட FE ஆனது 653 mA cm−2 என்ற பகுதி மின்னோட்ட அடர்த்தியுடன் 62% வரை அடையும், இது மின் வேதியியல் CO2 குறைப்புகளில் இதுவரை பதிவாகியிருக்காத மிக அதிக மின்னோட்ட அடர்த்திகளில் ஒன்றாகும். C2+ தயாரிப்புகளை நோக்கி.எத்திலீன் (38.6%), எத்தனால் (16.6%), மற்றும் n-புரோபனால் (4.5%) ஆகியவை சிறிய அளவு அசிடேட் கொண்ட முக்கிய C2+ தயாரிப்புகளாகும்.C2+ தயாரிப்புகளுக்கான கணக்கிடப்பட்ட மேற்பரப்பு pH மற்றும் FE க்கு இடையே ஒரு வலுவான தொடர்பு இருப்பதையும் அவர்கள் சுட்டிக்காட்டினர்: அதிக மேற்பரப்பு pH, அதிக மின்னோட்ட அடர்த்தி மற்றும் C2+ தயாரிப்புகள், படம் 8H இல் சித்தரிக்கப்பட்டுள்ளது.கோட்பாட்டு கணக்கீடு, மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள OH− அயனிகள் C─C இணைப்பை வலுவாக எளிதாக்கும் என்று முன்மொழிந்தது (31).

எலக்ட்ரோலைசர் உள்ளமைவுக்கு கூடுதலாக, வெவ்வேறு எலக்ட்ரோலைசர்களில் பயன்படுத்தப்படும் எலக்ட்ரோலைட் இறுதி ECR தயாரிப்புகளையும் கணிசமாக மாற்றும்.நாம் மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, அதிக காரத்தன்மை கொண்ட KOH தீர்வுகள் எச்-வகை செல்களை விட சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட ஓட்ட கலங்களில் எப்போதும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.KOH எலக்ட்ரோலைட் அதிக எலக்ட்ரோலைட் கடத்துத்திறனை வழங்கலாம், வினையூக்கி மற்றும் மொத்த எலக்ட்ரோலைட் மீது மெல்லிய எலக்ட்ரோலைட் பூச்சுகளுக்கு இடையே ஓமிக் எதிர்ப்பைக் குறைக்கலாம் மற்றும் C2+ உருவாக்கத்திற்குத் தேவையான அதிக ஆற்றல்களை மேலும் குறைக்கலாம் (31).DFT முடிவுகள், OH− அயனிகளின் இருப்பு CO டைமரைசேஷனுக்கான ஆற்றல் தடையைக் குறைக்கலாம், இதனால் C2+ உருவாக்கம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் C1 மற்றும் H2 உருவாக்கத்தில் இருந்து போட்டியை அடக்குகிறது (30, 33).இருப்பினும், H-வகை கலங்களில் கார KOH ஐ எலக்ட்ரோலைட்டாகப் பயன்படுத்த முடியவில்லை.ஏனென்றால், CO2 ஸ்ட்ரீம்கள் KOH கரைசல்களுடன் விரைவாக வினைபுரிந்து கடைசியாக H-வகை கலங்களில் (30) நடுநிலை pH உடன் பைகார்பனேட் கரைசலை உருவாக்கும்.இருப்பினும், ஓட்டம் செல்களில், CO2 GDE வழியாக பரவியவுடன், CO2 மூலக்கூறுகள் மூன்று எல்லை கட்டத்தில் (CO2-வினையூக்கி-எலக்ட்ரோலைட்) உடனடியாக குறைக்கப்பட்ட தயாரிப்புகளை உருவாக்குகின்றன.தவிர, எலக்ட்ரோலைட்டின் மோசமான தாங்கல் திறன் நிலையான எலக்ட்ரோலைசர் உள்ளமைவுகளில் மின்முனையைச் சுற்றியுள்ள pH ஐ விரைவாக அதிகரிக்க முடியும், அதேசமயம் பாயும் எலக்ட்ரோலைட் மேற்பரப்பைப் புதுப்பித்து எலக்ட்ரோலைட்டில் pH ஏற்ற இறக்கத்தைக் குறைக்கும் (33, 116).

ECR என்பது ஒரு பரவல்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எதிர்வினை என்று மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, உயர் எதிர்வினை அழுத்தம் மொத்த மற்றும் இடைமுக CO2 செறிவை கணிசமாக மேம்படுத்தும்.பொதுவான உயர் அழுத்த உலைகள் துருப்பிடிக்காத எஃகு ஆட்டோகிளேவ் போன்றது, இதில் உயர் அழுத்த CO2 (60 atm வரை) கலத்தில் அறிமுகப்படுத்தப்படலாம், இது FE மற்றும் C2+ இன் தற்போதைய அடர்த்தி இரண்டிலும் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கும். , 118).எத்திலீனை முக்கிய தயாரிப்பாக கொண்ட Cu மின்முனையில் தற்போதைய அடர்த்தியை 30 atmக்கு கீழ் 163 mA cm−2 ஆக மேம்படுத்தலாம் என்று சகடா மற்றும் சக பணியாளர்கள் (119) காட்டினர்.பல உலோக வினையூக்கிகள் (எ.கா., Fe, Co, மற்றும் Ni), சுற்றுப்புற அழுத்தத்தில் C2+ உற்பத்திக்கான செயல்பாடு இல்லாததால், CO2 ஐ எத்திலீன், ஈத்தேன், புரொப்பேன் மற்றும் உயர்-வரிசை C2+ பொருட்களாக உயர்ந்த அழுத்தங்களில் குறைக்கலாம்.எலெக்ட்ரோட் மேற்பரப்பில் (117, 120) CO2 கிடைக்கும் தன்மையை மாற்றும் விதத்தில் தயாரிப்புகளின் தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மை CO2 அழுத்தத்தைப் பொறுத்தது என்பது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.முக்கிய குறைக்கப்பட்ட தயாரிப்புகள் H2 இலிருந்து ஹைட்ரோகார்பன்களாக (C2+ சேர்க்கப்பட்டுள்ளது) மற்றும் கடைசியாக CO/HCOOH ஆக அதிகரித்த CO2 அழுத்தத்துடன் மாற்றப்படுகின்றன.குறிப்பிடத்தக்க வகையில், CO2 அழுத்தத்தை கவனமாக கண்காணிக்க வேண்டும், ஏனெனில் அதிகப்படியான அதிக அல்லது குறைந்த CO2 அழுத்தங்கள் மிதமிஞ்சிய அல்லது வரையறுக்கப்பட்ட CO2 பரவல் வீதத்தை தூண்டும், இது CO/HCOOH அல்லது H2 உற்பத்திக்கு சாதகமாக இருக்கும்.எலக்ட்ரோடு மேற்பரப்பில் உருவாக்கப்பட்ட இடைநிலை CO மற்றும் தற்போதைய அடர்த்தியின் இணக்கமான அளவு மட்டுமே C─C இணைப்பு எதிர்வினையை எளிதாக்குகிறது மற்றும் C2+ தயாரிப்புத் தேர்வை மேம்படுத்துகிறது (119).

மேம்பட்ட கட்டமைப்புகளுடன் புதிய மின்முனையை வடிவமைத்தல் என்பது தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட C2+ உற்பத்தியை மேம்படுத்த மற்றொரு முக்கியமான திசையாகும்.ஆரம்ப கட்டத்தில், வேலை செய்யும் மின்முனைகள் நுண்துளை இல்லாத உலோகத் தகடுகள் மற்றும் மந்தமான வெகுஜன பரிமாற்றத்தால் பாதிக்கப்படுகின்றன (26, 105).இதன் விளைவாக, வினையூக்கி துகள்களுக்கு CO2 பரவலை எளிதாக்கும் ஹைட்ரோபோபிக் சேனல்களை வழங்குவதன் மூலம் மோசமான செல் செயல்திறனைப் போக்க GDE முன்மொழியப்பட்டது (121).வழக்கமான GDE பொதுவாக ஒரு வினையூக்கி அடுக்கு (CL) மற்றும் ஒரு வாயு பரவல் அடுக்கு (GDL), படம் 8A (30, 33) இன் கீழ் பகுதியில் காட்டப்பட்டுள்ளது.GDE இல் உருவாக்கப்பட்ட வாயு-திரவ-வினையூக்கி இடைமுகம் செல் செயல்திறனை மேம்படுத்த முக்கியமானது.நுண்ணிய பொருட்களுடன் கூடிய GDL (பொதுவாக கார்பன் காகிதம்) ஏராளமான CO2 பாதைகளை வழங்குவதோடு விரைவான எலக்ட்ரோலைட் பரவல் விகிதத்தை உறுதி செய்யும்.இது புரோட்டான்கள், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் CL இலிருந்து எலக்ட்ரோலைட்டிற்கு (121) குறைக்கும் தயாரிப்புகளுக்கான குறைந்த-எதிர்ப்பு போக்குவரத்து ஊடகமாகவும் செயல்படுகிறது.டிராப் காஸ்டிங், ஏர்பிரஷிங் மற்றும் எலக்ட்ரோடெபோசிஷன் ஆகியவை GDE களை தயாரிப்பதற்கான பொதுவான தொழில்நுட்பங்கள் (122).GDE களுடன் கூடிய வினையூக்கிகள் C2+ தயாரிப்புகளுக்கு CO2 மின்னேற்றத்தில் தீவிரமாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன.குறிப்பிடத்தக்க வகையில், சாதகமான செயல்திறன் கொண்ட மேற்கூறிய ஓட்டம் செல்கள் அனைத்தும் GDE களுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.1990 ஆம் ஆண்டிலேயே, 667 mA cm−2 அதிக அடர்த்தி கொண்ட எத்திலீனுக்கு Cu-coated GDE கள் 53% அதிக FE ஐ அடைந்ததாக Sammells மற்றும் சக பணியாளர்கள் (123) தெரிவித்தனர்.எத்திலீன் மற்றும் எத்தனாலின் தெரிவுநிலையை மேம்படுத்துவது ஒரு பெரிய சவாலாகும், இது Cu-அடிப்படையிலான வினையூக்கிகளில் எப்போதும் ஒரே மாதிரியான இயக்கவியல் எதிர்வினை பாதைகள் காரணமாக உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.மேலும், எத்தனாலுடன் ஒப்பிடும்போது எத்திலீனின் உயர்ந்த உற்பத்தித்திறன் மற்றும் தேர்வுத்திறன் Cu-அடிப்படையிலான GDE (25, 36) இல் காணப்பட்டது என்பதை சுட்டிக்காட்டுவது முக்கியம்.Gewirth மற்றும் சக பணியாளர்கள் (36) எத்திலீனுக்கு 60% சிறந்த FE மற்றும் எத்தனாலுக்கு 25% எத்தனாலுக்கு 25% மின்னோட்ட அடர்த்தியை மொத்த மின்னோட்ட அடர்த்தி ~300 mA cm−2 ஐ −0.7 V இல் எட்டியது. RHE.ஒரு பெரிய மின்னோட்ட அடர்த்தியில் இவ்வளவு உயர்ந்த தேர்வை எட்டிய அரிய படைப்பு இது.GDE-இணைக்கப்பட்ட மின்முனையானது எதிர்வினை பாதைகளை சரிசெய்வதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய வழியை வழங்குகிறது என்று இந்த கண்டுபிடிப்பு தெரிவிக்கிறது, இதில் குறைக்கப்பட்ட தயாரிப்புகளின் தேர்வை அதிக மின்னோட்ட அடர்த்தியில் பெறலாம்.

GDE களின் நிலைத்தன்மையும் கவனிக்கப்பட வேண்டிய ஒரு முக்கியமான பிரச்சினையாகும், ஏனெனில் ஓட்டம் செல்களுக்கான நடைமுறை பயன்பாட்டை உணர நிலையான நீண்ட கால செயல்பாடு அவசியம்.GDEகள் மூலம் CO2-to-C2+ செயல்திறன் சிறப்பாக இருந்தபோதிலும், வினையூக்கி, GDL மற்றும் பைண்டர் அடுக்குகளின் பலவீனமான இயந்திர ஒட்டுதல் காரணமாக நிலைத்தன்மை இன்னும் மோசமாக உள்ளது (77, 124).மின்வேதியியல் வினையின் போது GDL இன் கார்பன் மேற்பரப்பு ஹைட்ரோபோபிக்கிலிருந்து ஹைட்ரோஃபிலிக் ஆக மாறக்கூடும், இது உயர் ஆற்றல்களில் ஏற்படும் ஆக்சிஜனேற்ற வினையின் காரணமாக GDL இல் வெள்ளப்பெருக்கு மற்றும் தடைசெய்யப்பட்ட CO2 பரவல் பாதைகளுக்கு வழிவகுக்கிறது (33).இந்த சிக்கலை தீர்க்க, ஆராய்ச்சியாளர்கள் பாலிடெட்ராபுளோரோஎத்திலீனின் (PTFE) ஹைட்ரோபோபிக் சாரக்கட்டுகளை GDE களில் ஒருங்கிணைத்தனர்.ஹைட்ரோஃபிலிக் நாஃபியோனுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஹைட்ரோபோபிக் PTFE அடுக்கு ஒரு சிறந்த நீண்ட கால நிலைத்தன்மையை வழங்குகிறது (33).சார்ஜென்ட் மற்றும் சக பணியாளர்கள் (33) பிரிக்கப்பட்ட PTFE மற்றும் கார்பன் NP களுக்கு இடையே ஒரு Cu வினையூக்கியை ஒன்றுசேர்த்தனர், இதில் ஹைட்ரோபோபிக் PTFE அடுக்கு NP கள் மற்றும் கிராஃபைட் அடுக்குகளை அசைக்க முடியும், இதனால் ஒரு நிலையான மின்முனை இடைமுகத்தை உருவாக்குகிறது (படம் 8, I மற்றும் J).இதன் விளைவாக, 75 முதல் 100 mA cm−2 தற்போதைய அடர்த்தியில் 7 M KOH கரைசலில் எத்திலீன் உற்பத்திக்கான FE 70% ஆக அதிகரிக்கப்பட்டது.இந்த ஓட்ட உலையின் ஆயுட்காலம் 150 மணி நேரத்திற்கும் மேலாக எத்திலீன் தேர்வில் மிகக் குறைவான இழப்புடன் நீட்டிக்கப்பட்டது, இது படம் 8K இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பாரம்பரிய GDEகளை விட 300 மடங்கு அதிகமாகும்.அத்தகைய சாண்ட்விச் அமைப்பு ஒரு சிறந்த GDE வடிவமைப்பாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.எடுத்துக்காட்டாக, Cui மற்றும் சக பணியாளர்கள் (124) இரண்டு ஹைட்ரோபோபிக் நானோபோரஸ் பாலிஎதிலீன் படங்களால் க்ளிப் செய்யப்பட்ட செயலில் உள்ள எலக்ட்ரோடு லேயரைக் கொண்ட டிரைலேயர் கட்டமைப்பை வடிவமைத்தனர்.வெளிப்புற ஹைட்ரோபோபிக் அடுக்குகள் மொத்த கரைசலில் இருந்து எலக்ட்ரோலைட் ஃப்ளக்ஸை மெதுவாக்கலாம், இது வேலை செய்யும் மின்முனையைச் சுற்றி நிலையான, உயர் உள்ளூர் pH க்கு வழிவகுக்கும்.CO2 போக்குவரத்து மற்றும் உறிஞ்சுதலை மேம்படுத்தக்கூடிய இன்டர்லேயர் ஸ்பேஸின் மேம்படுத்தல், அத்தகைய வடிவமைப்பிலும் முக்கியமானது (124).சமீபத்தில், கார்பன் நானோகுழாய்களும் அவற்றின் உயர் போரோசிட்டி, நல்ல கடத்துத்திறன் மற்றும் ஹைட்ரோபோபிசிட்டி ஆகியவற்றின் காரணமாக GDE களில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன, இது எலக்ட்ரான் மற்றும் வெகுஜன போக்குவரத்தை எளிதாக்கும் (77).

ECR இல் அற்புதமான முன்னேற்றங்கள் இருந்தபோதிலும், குறைந்த விலை, பெரிய அளவிலான C2+ தயாரிப்பு உருவாக்கத்திற்கான உத்திகள் அரிதாகவே உள்ளன (125).இந்த கட்டத்தில், ECR இன் எதிர்வினை வழிமுறைகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் இந்த நம்பிக்கைக்குரிய தொழில்நுட்பத்தை வணிகமயமாக்குவதற்கும் சவால்கள் மற்றும் வாய்ப்புகள் ஒரே நேரத்தில் உள்ளன.

கார்பன் லூப்பை மூடுவதற்கும், காற்று மற்றும் சூரிய ஒளி போன்ற இடைப்பட்ட புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலை சேமிப்பதற்கும் ஒரு நேர்த்தியான தீர்வாக, கடந்த தசாப்தங்களில் திறமையான CO2 மாற்றத்தை அடைவதற்கு கணிசமான முன்னேற்றங்கள் செய்யப்பட்டுள்ளன.ECR உடன் தொடர்புடைய செயல்முறைகள் பற்றிய புரிதல் அதன் ஆரம்ப நாட்களில் இருந்து நீண்ட தூரம் வந்துள்ளது (126), C2+ தயாரிப்புகளை நோக்கி ECR வழியாக C─C இணைப்பு இன்னும் நடைமுறை பயன்பாட்டிற்கு தயாராக இல்லை.இந்த மதிப்பாய்வில், சிறந்த வினையூக்கி டியூனிங், எலக்ட்ரோலைட் விளைவுகள், எலக்ட்ரோகெமிக்கல் நிலைமைகள் மற்றும் எலக்ட்ரோகெமிக்கல் எலக்ட்ரோடு/ரியாக்டர் வடிவமைப்பு உள்ளிட்ட C2+ தயாரிப்புகளுக்கான தேர்வு மற்றும் உற்பத்தி விகிதத்தை ECR மூலம் மேம்படுத்தக்கூடிய தற்போதைய உத்திகளை விரிவாகப் பார்த்தோம்.

ECR இல் அனைத்து முயற்சிகளும் எடுக்கப்பட்ட போதிலும், ECR ஐ வணிகமாக்குவதற்கு முன், தற்போதைய வினையூக்கிகள் மற்றும் ECR அமைப்பில் இன்னும் பல சிக்கல்கள் உள்ளன.முதலாவதாக, திறமையான C─C இணைப்பினை உணர ஆதிக்கம் செலுத்தும் வினையூக்கியாக, Cu தீவிர நிலைப்புத்தன்மை சிக்கல்களால் பாதிக்கப்படுகிறது, குறிப்பாக அக்வஸ் எலக்ட்ரோலைட்டில், மற்றும் ECR நிலைமைகளின் கீழ் அவற்றின் உயர் அணு இயக்கம், துகள் திரட்டுதல் மற்றும் கட்டமைப்பு சிதைவு காரணமாக அரிதாக 100 மணிநேரம் உயிர்வாழ முடியும்.எனவே, Cu அடிப்படையிலான வினையூக்கியைப் பயன்படுத்தி நீண்ட கால நிலைத்தன்மையை எவ்வாறு அடைவது என்பது இன்னும் ஒரு திறந்த சவாலாகவே உள்ளது.வலுவான தொடர்புடன் குறிப்பிட்ட ஆதரவில் Cu-அடிப்படையிலான வினையூக்கியை நங்கூரமிடுவது, வினையூக்கி அமைப்பு/உருவவியலைப் பாதுகாப்பதற்கான நம்பகமான உத்தியாக இருக்கலாம், இதனால் மேம்பட்ட ஆயுட்காலம் கிடைக்கும்.மேலும், ECR இன் போது அக்வஸ் கரைசலை மாற்ற பாலிமர் சவ்வு எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்துவது Cu-அடிப்படையிலான வினையூக்கியின் நிலைத்தன்மையை மேலும் மேம்படுத்தலாம்.கூடுதலாக, வினையூக்கிகளின் கண்ணோட்டத்தில், வினையூக்கி செயல்திறன் சிதைவைக் கண்காணிக்கவும் புரிந்துகொள்ளவும் சிட்டு/இன் ஆபராண்டோ குணாதிசய நுட்பங்கள் மற்றும் கோட்பாட்டு மாதிரியாக்கம் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும், இதன் விளைவாக, வினையூக்கியின் சிதைவு மற்றும் நச்சுத்தன்மையை மிகக் குறைந்த மட்டத்திற்கு அடக்குகிறது.ECR வினையூக்கிகளின் மற்றொரு முக்கியமான பிரச்சினை, தொகுப்பு நெறிமுறையை வெகுஜன உற்பத்திக்கு சாத்தியமாக்குவதாகும்.இந்த நோக்கத்திற்காக, பரவலாகக் கிடைக்கும் தீவனங்களைப் பயன்படுத்தி செயற்கை நடைமுறைகளை ஒழுங்குபடுத்துவது விரும்பப்படுகிறது.

இரண்டாவதாக, ECR இலிருந்து உருவாக்கப்படும் ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட C2+ பாரம்பரிய H- அல்லது ஃப்ளோ-செல் ரியாக்டர்களுக்கான எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள கரைப்பான்களுடன் (எ.கா., KHCO3 மற்றும் KOH) கலக்கப்படுகிறது, இருப்பினும், சுத்தமான திரவ எரிபொருள் தீர்வுகளை மீட்டெடுக்க கூடுதல் பிரிப்பு மற்றும் செறிவு செயல்முறைகள் தேவைப்படுகின்றன. நடைமுறை பயன்பாடுகள்.அதே நேரத்தில், உருவான C2+ ஹைட்ரோகார்பன்களும் H2 மற்றும் எஞ்சிய CO2 உடன் கலக்கப்படுகின்றன.எனவே, தற்போதைய ECR தொழில்நுட்பத்திற்கு ஒரு விலையுயர்ந்த பிரிப்பு செயல்முறை இன்றியமையாதது, இது நடைமுறை பயன்பாட்டிலிருந்து ECR ஐ மேலும் தடுக்கிறது.எனவே, தூய திரவ எரிபொருள் தீர்வுகள் மற்றும் தூய வாயு ஹைட்ரோகார்பன்களை நேரடியாகவும் தொடர்ச்சியாகவும் எவ்வாறு உற்பத்தி செய்வது, குறிப்பாக அதிக தயாரிப்பு செறிவுகளுடன், ECR இன் நடைமுறை வரிசைப்படுத்தலுக்கு மிகவும் விரும்பத்தக்கது.எதிர்காலத்தில் ECR வழியாக தூய தயாரிப்புகளின் நேரடி உற்பத்தியின் முக்கியத்துவத்தை நாங்கள் கணிக்கிறோம், இது ECR தொழில்நுட்பத்தை சந்தைக்கு மிக நெருக்கமாக கொண்டு செல்லக்கூடும் (127).

மூன்றாவதாக, ECR தொழில்நுட்பத்தில் எத்தனால், அசிட்டிக் அமிலம் மற்றும் எத்திலீன் போன்ற C─O மற்றும் C─H பிணைப்புகளின் உருவாக்கம் பெரிதும் ஆய்வு செய்யப்பட்டாலும், ECR தொழில்நுட்பத்திற்கு மற்ற வகை தயாரிப்புகளை ஆராய்வதும் முக்கியமானது மற்றும் பொருளாதார ஆர்வத்தைக் காட்டுகிறது.எடுத்துக்காட்டாக, சமீபத்தில், ஹான் மற்றும் சக பணியாளர்கள் (128) ECR ஆல் 2-புரோமோஎத்னாலின் உற்பத்தியைப் புகாரளித்தனர்.C─Br பிணைப்பின் சிட்டு உருவாக்கம் தயாரிப்பை எத்தனாலில் இருந்து 2-புரோமோஎத்னாலாக மாற்றுகிறது, இது இரசாயன மற்றும் மருந்துத் தொகுப்பில் முக்கியமான கட்டுமானத் தொகுதியாகும் மற்றும் அதிக கூடுதல் மதிப்பைக் காட்டுகிறது.எனவே, தற்போது நன்கு ஆய்வு செய்யப்பட்ட C2+ தயாரிப்புகளுக்கு அப்பால், ஆக்ஸாலிக் அமிலம் (129) போன்ற அரிதாக ஆராயப்பட்ட பிற தயாரிப்புகளை இலக்காகக் கொள்வதும், சுழற்சி கலவைகள் போன்ற மிகவும் சிக்கலான C2+ மூலக்கூறுகளின் தொகுப்பும் எதிர்கால ECR ஆராய்ச்சிக்கான மற்றொரு நம்பிக்கைக்குரிய வழி என்று நாங்கள் நம்புகிறோம்.

கடைசியாக ஆனால் குறைந்தது அல்ல, ECR உற்பத்தி விகிதத்தை வணிக நிலைக்கு (>200 mA cm−2) அதிகரிக்க, நீர்ப்புகா GDE, திரவ ஓட்டம் செல்கள் மற்றும் PEM செல் போன்ற புதிய மின்முனை மற்றும் உலை வடிவமைப்புகள் பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட வேண்டும்.இருப்பினும், முழு செல் சோதனைக்கு எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்கள் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​எலக்ட்ரோகேடலிடிக் செயல்பாட்டில் பெரிய முரண்பாடு எப்போதும் காணப்படுகிறது.எனவே, ஆய்வக அளவிலான சோதனையிலிருந்து நடைமுறைப் பயன்பாட்டிற்கு ECR ஐக் கொண்டுவருவதற்கு அரை-செல் ஆய்வுகள் மற்றும் முழு-செல் சாதன பயன்பாடு ஆகியவற்றுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளியைக் குறைக்க இன்னும் முறையான ஆய்வுகள் செய்யப்பட வேண்டும்.

சுருக்கமாக, எலக்ட்ரோகெமிக்கல் CO2 குறைப்பு மனித நடவடிக்கைகளால் வெளிப்படும் பசுமை இல்ல வாயுக்களால் சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினையைச் சமாளிக்க நமக்கு நல்ல வாய்ப்பை வழங்குகிறது.புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி சுத்தமான எரிபொருள்கள் மற்றும் இரசாயனங்களை அடைவதற்கான சாத்தியத்தையும் இது காட்டுகிறது.தற்போதைய நிலையில் ECR தொழில்நுட்பத்திற்கு பல சவால்கள் உள்ளன, குறிப்பாக C─C இணைப்பு செயல்முறைக்கு, வினையூக்கி உகப்பாக்கம் மற்றும் செல் பரிபூரணம் ஆகிய இரண்டிலும் தொடர்ச்சியான ஆராய்ச்சி மற்றும் வளர்ச்சியுடன், சுத்தமான எரிபொருளுக்கான நிஜ-உலக CO2 மின்னாற்பகுப்பின் முன்னோக்கு என்று நம்பப்படுகிறது. மற்றும் இரசாயனங்கள் எதிர்காலத்தில் உணரப்படும்.

இது கிரியேட்டிவ் காமன்ஸ் அட்ரிபியூஷன்-வணிகமற்ற உரிமத்தின் விதிமுறைகளின் கீழ் விநியோகிக்கப்படும் திறந்த அணுகல் கட்டுரையாகும், இது எந்தவொரு ஊடகத்திலும் பயன்படுத்த, விநியோகம் மற்றும் இனப்பெருக்கம் செய்ய அனுமதிக்கிறது, இதன் விளைவாகப் பயன்படுத்துவது வணிக ரீதியாக அல்ல, அசல் வேலை சரியாக இருந்தால் போதும். மேற்கோள் காட்டப்பட்டது.

குறிப்பு: உங்கள் மின்னஞ்சல் முகவரியை மட்டுமே நாங்கள் கோருகிறோம், இதனால் நீங்கள் பக்கத்தைப் பரிந்துரைக்கும் நபர் நீங்கள் அதைப் பார்க்க விரும்புகிறீர்கள் என்பதையும், அது குப்பை அஞ்சல் அல்ல என்பதையும் அவர் அறிந்து கொள்ள வேண்டும்.நாங்கள் எந்த மின்னஞ்சல் முகவரியையும் கைப்பற்றவில்லை.

© 2020 அறிவியல் முன்னேற்றத்திற்கான அமெரிக்க சங்கம்.அனைத்து உரிமைகளும் பாதுகாக்கப்பட்டவை.AAAS ஆனது HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef மற்றும் COUNTER ஆகியவற்றின் பங்குதாரர். அறிவியல் முன்னேற்றங்கள் ISSN 2375-2548.