Иодид-ионы позволили эффективно превращать CO₂ в этилен в кислой среде

Учёные из Университета Сучжоу представили новый метод электрохимического восстановления углекислого газа (CO₂) в ценные химические вещества, такие как этилен, в кислой среде. Ключевым элементом подхода стало добавление иодид-ионов в электролит, что позволило обойти проблему образования карбонатов и значительно повысить эффективность реакции.

Схематическое изображение влияния иодида на медь для электрохимического восстановления CO₂ до многоуглеродных продуктов в кислотной проточной ячейке. Автор: Дин и др. (Nature Energy, 2025).

Традиционные системы восстановления CO₂ работают в щелочных или нейтральных средах, где газ реагирует с электролитом, образуя карбонаты. Это снижает эффективность процесса. Работа в кислых растворах позволяет избежать этой проблемы, но там конкурирующая реакция выделения водорода подавляет восстановление CO₂.

Исследователи обнаружили, что добавление в электролит галогенид-ионов, особенно иодида, резко улучшает производительность медного катализатора. Иодид-ионы прочно связываются с поверхностью меди, модифицируя её и перенаправляя реакцию по более энергетически выгодному пути асимметричного углерод-углеродного связывания.

«Иодид-ионы удвоили селективность по этилену и, что важнее, значительно снизили требуемое перенапряжение по сравнению с электролитами без иодида», — пояснил старший автор работы, профессор Ли Янгуан.

В сочетании с другими методами, например, легированием меди серебром, этот подход позволил достичь рекордной плотности тока для многоуглеродных продуктов в кислой среде.

Текущий метод требует постоянного присутствия иодида в электролите, иначе эффективность падает в течение нескольких часов. В будущем команда планирует исследовать возможность закрепления иодида непосредственно на поверхности электрода, что сделает технологию более стабильной и практичной для промышленного применения.

Исследование опубликовано в журнале Nature Energy.