調(diào)整納米晶體的形貌是提高其催化性能的有效的方法。在大多數(shù)形貌控制合成策略中，常常添加表面活性劑，因為它們能夠穩(wěn)定不同的面。然而，吸附的表面活性劑阻斷了納米晶體的固有活性位點，降低了它們的催化性能。目前，探究在沒有表面活性劑的情況條件下控制形態(tài)的策略具有重要意義。
近日，新加坡南洋理工大學(xué)趙彥利課題組開發(fā)了一種簡便的無表面活性劑合成方法來調(diào)節(jié)Cu2O納米晶體(例如，固體納米立方體、凹納米立方體、立方框架、支化納米立方體、支化凹納米立方體和支化立方框架)的形態(tài)，以提高電催化CO轉(zhuǎn)化為正丙醇的性能。具體而言，通過結(jié)合濃度耗盡效應(yīng)和氧化蝕刻工藝制造了以前的無表面活性劑方法難以制造的Cu2O支化立方骨架(BCF-Cu2O)。更重要的是，BCF-Cu2O衍生催化劑(BCF)在-0.45 VRHE時表現(xiàn)出最高的正丙醇電流密度(-0.85 mA cm-2)，比表面活性劑包覆的Cu2O納米立方體衍生催化劑(SFC, -0.17 mA cm-2)高5倍。此外，與SFC相比，BCF在-0.45 VRHE下CO電還原為正丙醇的法拉第效率提高了41%。密度泛函理論(DFT)計算表明，CO在潔凈的Cu表面上的吸附能和電荷密度高于表面活性劑涂覆的Cu表面。更重要的是，CO三聚化的能壘在清潔表面上也較低，有利于轉(zhuǎn)為正丙醇。該項工作證明，可以在沒有表面活性劑的情況下改變催化劑的形態(tài)，從而通過暴露更多的活性位點、促進CO分子的吸附、增強電荷轉(zhuǎn)移來增加COR過程中正丙醇的FE和部分電流密度值，并降低反應(yīng)能壘，這為制造具有增強性能的表面清潔納米晶體提供了一個重要的范例。Directing the Architecture of Surface-Clean Cu2O for CO Electroreduction. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c04260
