SCMs|Cu+和Cu0协同促进Cu2O-Cu界面上电催化CO2还原高效、高选择性生成C2+产物

电催化CO₂还原技术有望同时缓解化石燃料濒临枯竭及大气中CO₂浓度不断攀升等问题。然而，对于高附加值的电催化CO₂还原多碳产物的选择性提升，仍然面临巨大挑战。

近日，江南大学张颖副教授和北京化工大学邝允副教授等人在Science China Materials发表研究论文，设计了一种氧化物衍生铜电极的活化策略，构建Cu₂O-Cu界面，以Cu⁺和Cu⁰协同促进电催化CO₂还原高效高选择性生成C₂₊产物。

本文要点：

1) 密度泛函理论（DFT）计算表明，Cu₂O-Cu界面上Cu⁺和Cu⁰的协同耦合效应使其表面上*COCO中间体的生成能降低，同时H₂O的解离自由能也降低，从而有利于电催化CO₂还原高选择性生成多碳产物特别是C₂H₄。

2) 受DFT计算结果的启发，设计了一种氧化物衍生铜电极的活化策略，构建Cu₂O-Cu界面，其中Cu₂O立方体被用作初始催化剂，经方波电位处理后，在Cu₂O-Cu界面上形成了具有Cu⁺和Cu⁰协同作用的SW-Cu₂O/Cu立方体。

3) 在H型电解池中，SW-Cu₂O/Cu电催化CO₂还原生成C₂H₄和C₂₊产物的法拉第效率分别为60%和75%，约为前驱体Cu₂O立方体的1.5倍，证明Cu⁰和Cu⁺在Cu₂O-Cu界面上的协同作用的确可提高电催化CO₂还原过程中特定高附加值多碳产物的选择性。

文章信息

Wang S., Wang D., Tian B., et al. Synergistic Cu⁺/Cu⁰ on Cu₂O-Cu interfaces for efficient and selective C₂₊ production in electrocatalytic CO₂ conversion. Sci. China Mater. (2023).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2344-2

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