沈少华Angew.：表面吸附OHad: 氧化铜电化学还原CO2的双刃剑

电化学CO2还原反应(ECO2RR)通过捕获和利用人为排放的CO2生产有附加值的燃料或化学品，作为缓解全球变暖和能源短缺的一个有前途的策略受到了广泛的关注。Cu依靠其独特的多碳化学品生产能力被认为是目前最有前途的ECO2RR电催化剂。其中，对Cu2O/CuO进行热/电还原得到的0D Cu催化剂由于其低成本、易于合成和对多碳产物的高选择性，显示出了巨大的应用潜力。

近日，西安交通大学沈少华课题组以商业铜纳米颗粒(NPs)作为前驱体，通过热氧化-电还原两步法在其表面生成尺寸在20 nm以下的Cu颗粒，并将其作为高效的ECO2RR电催化剂。

在实验过程中，研究人员观察到OHad被OD-Cu表面上亚20 nm颗粒之间的纳米间隙所限制和吸附，猜想OHad应该决定了ECO2RR过程中C2生产的选择性。

原位光谱表征和理论计算表明，表面吸附的OHad有利于弱C≡O键的吸附，增强*CO在OD-Cu表面的结合，促进*CO二聚形成*COCO，随后选择性生产C2产物。然而，还需要注意的是，表面过量的OHad吸附会占据表面活性位点和促进竞争HER发生，导致C2产物的选择性受到抑制。

作为ECO2RR中选择性C2生产的双刃剑，具有优化或适当水平的吸附行为，在H型电解池中，最佳的OD-Cu-200在−0.95 VRHE时的C2产物选择性达到61.5%。此外，在流动池中，该催化剂可以在高电解液流速下稳定生产C2产品(FE=~60%，−200 mA cm−2)。

综上，该项工作提出OHad作为决定C2产品选择性的合理描述符有助于全面了解ECO2RR机制，也为合理设计Cu电催化剂以稳定生产高选择性的增值化学品和燃料提供了指导。

Surface Adsorbed Hydroxyl: A Double-Edged Sword in Electrochemical CO2 Reduction over Oxide-Derived Copper. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202306876

转自：“萤火科研”微信公众号

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