將二氧化碳電還原為高附加值化學品是推動可持續(xù)碳中和經濟的有效措施。銅基催化劑具有獨特的電子特性和對許多中間體合適的結合強度，被認為是唯一能夠生產多碳化學品的催化劑。然而，活性銅物種的快速失活和低選擇性對高效穩(wěn)定生產C2產物構成了巨大挑戰(zhàn)。
圖一 不同價態(tài)界面催化劑的制備策略和形貌表征 基于此，東南大學的張一衛(wèi)教授和余慧軍教授合作，通過設計一種自下而上的生長策略，構建了具有豐富且緊密耦合的Cu(0)/Cu(I)界面的凸球模型（Cux@Cu2O），并將其應用于電還原CO2生產C2產物。透射電鏡照片顯示這種凸球結構可以通過改變水熱還原時間實現動態(tài)調節(jié)，從而動態(tài)調控催化劑Cu(0)/Cu(I)的界面。 電化學表征結果顯示，這種策略帶來的不同Cu(0)/Cu(I)界面可以調節(jié)C1和C2產物的選擇性。其中，還原時間最短的CuO/Cu2O光滑球具有較高的甲烷選擇性；具有最佳Cu(0)/Cu(I)界面的Cu0.25@Cu2O凸球催化劑在-1.0 V vs. RHE的低電位下具備高C2選擇性（88.1%法拉第效率）和長期穩(wěn)定性（長達12小時）；經過長時間老化后，Cu NPs的主要產物變成了HCOOH。 圖二 不同價態(tài)界面催化劑電化學表征結果 原位傅里葉變換紅外光譜研究和密度泛函理論計算表明，Cu(0)/Cu(I)界面提供了不同的吸附環(huán)境，正負電荷的差異通過靜電吸引提高局部*CO中間體覆蓋率，同時降低乙烯和乙醇的形成能壘，從而增強C-C偶聯。 圖三 原位傅里葉變換紅外光譜結果 總之，該工作發(fā)展了自下而上組裝新方法，實現Cu（0）和Cu（I）位點間比例的連續(xù)調控，構建了豐富且緊密耦合的Cu(0)/Cu(I)界面。該界面具有較低C-C偶聯能壘，關鍵中間體*OCCO從*CO富集的界面形成，從而推動CO2RR形成C2產物。這項工作為構建高效穩(wěn)定的銅基電催化活性位方面提供了新思路。 圖四 構效關系示意圖 論文信息 Bottom-up Growth of Convex Sphere with Adjustable Cu(0)/Cu(I) Interfaces for Effective C2 Production from CO2 Electroreduction Huan Liu, Chenghan Yang, Prof. Tong Bian, Prof. Huijun Yu, Prof. Yuming Zhou, Prof. Yiwei Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202404123
