Jingkun Li, Nastaran Ranjbar Sahraie, Andrea Zitolo, David Wakerley, Sandrine Zanna, Dario Taverna, Marc Fontecave, Dilan Karapinar, Frédéric Jaouen, Ngoc Tran Huan, Victor Mougel, Nadia Touati, Luiz H. G. Tizei, Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques (LCPB), Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche de Chimie Paris (IRCP), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture (MC), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique des Solides (LPS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Collège de France - Chaire Chimie des processus biologiques, Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Project: 732840,A-LEAF, Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ministère de la Culture (MC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), and Chaire Chimie des processus biologiques
International audience; It is generally believed that CO2 electroreduction to multi‐carbon products such as ethanol or ethylene may be catalyzed with significant yield only on metallic copper surfaces, implying large ensembles of copper atoms. Here, we report on an inexpensive Cu‐N‐C material prepared via a simple pyrolytic route that exclusively feature single copper atoms with a CuN4 coordination environment, atomically dispersed in a nitrogen‐doped conductive carbon matrix. This material achieves aqueous CO2 electroreduction to ethanol at a Faradaic yield of 55 % under optimized conditions (electrolyte: 0.1 m CsHCO3, potential: −1.2 V vs. RHE and gas‐phase recycling set up), as well as CO electroreduction to C2‐products (ethanol and ethylene) with a Faradaic yield of 80 %. During electrolysis the isolated sites transiently convert into metallic copper nanoparticles, as shown by operando XAS analysis, which are likely to be the catalytically active species. Remarkably, this process is reversible and the initial material is recovered intact after electrolysis.