环球要闻：在铜基催化剂上促进CO2RRtoC2+产物的有效策略

(资料图片)

电化学CO2还原反应(CO2 RR) 生成具有两个或多个碳的高附加值产品(C 2+产品)为关闭人为碳循环和提高经济效率提供了可行的策略。Cu通常被认为是对CO 2 RR-to-C 2+表现出显着催化性能的最有效的活性金属。合理设计的 CO 2 RR铜基电催化剂已得到广泛开发。然而，CO 2直接转化为C 2+由于复杂的反应网络，具有高选择性和高效率的产品仍然是一个艰巨的挑战。特别是，尚未实现将产物精确控制为具有高选择性的特定C 2+产物。迄今为止，还缺乏系统的催化剂表面调控提高C 2+产率的指导规律。这需要深入了解 CO 2 RR-to-C 2+在表面和/或界面上的反应机制。因此，非常需要对高效 CO 2 RR-to-C 2+的表面状态改性影响其催化性能的成果进行全面综述。

近日，郑州大学许群教授课题组从CO 2 RR-to-C 2+ 的四个关键步骤总结了Cu基催化剂表面工程的最新进展：(1 ) HER的抑制. 在 Cu 基电极表面用有机分子修饰可增强疏水性以抑制 HER。实现这一目标的另一种方法是设计纳米针形状和疏水多孔结构的特定形态，以降低表面润湿性。(2)CO 2 的吸附和活化。CO 2捕获材料支持的铜基催化剂可能形成高CO 2的局部微环境专注。同时，引入卤化物离子可以将孤电子对提供给CO 2的未占据轨道，从而通过形成CO 2 •–自由基促进其活化。此外，Cu表面Cu δ+和Cu 0之间的协同作用也能有效激活CO 2. (3) CO的形成和吸附。有效的方法包括添加外来组件作为 CO 生成站点和构建具有增强的局部电热场的特定结构。它们可以有效地调节 C-C 偶联的 CO 覆盖率、吸附容量和吸附构型。(4) C−C 耦合。这一步可以通过构建限制结构、添加氧化态、构建缺陷、设计单原子催化剂和构建异质结结构来促进。具有限制结构的铜基电极可以延长中间体的保留时间。正价Cu位点、缺陷和异质结界面的引入主要调节C 1的吸附行为中间体并降低 C-C 偶联的能垒。单原子催化剂中的配体基团通过调节Cu位点的配位微环境影响不同C 1中间体之间的C-C偶联路径。

标签：