巩金龙Angew.: 可控Cu0‐Cu+位点用于电催化还原二氧化碳

雨辰

2021-05-04

铜基电催化剂可以有效地促进二氧化碳电化学还原反应（CO2ER）以生产多碳产物。但是，Cu⁰和Cu⁺的作用以及对机理的理解仍然难以捉摸。

有鉴于此，天津大学巩金龙教授，描述了由负载在层状硅酸铜薄片上的分散良好的氧化铜生成的可控Cu⁰‐Cu⁺位点，以提高CO2ER性能。

本文要点

1）设计了具有可调Cu⁺和Cu⁰对的催化剂，并通过原位实验和DFT计算阐明了它们各自的作用和协同作用。通过氨蒸发水热法（AEM）合成了负载在层状硅酸铜薄片（CuO/CuSiO₃）上的氧化铜颗粒。在初始电还原过程中，CuO/CuSiO中的Cu²⁺位被还原为Cu⁰和Cu⁺位（Cu/CuSiO₃）。

2）具体来说，在6小时的测试中，20% Cu/CuSiO₃表现出优越的CO2ER性能，在1.1 V （vs RHE）电压下，C₂H₄的法拉第效率为51.8%。采用原位衰减全反射红外光谱和密度泛函理论计算，阐明了Cu⁰‐Cu⁺位点上的反应机理。

3）CO2ER活性的增强主要归因于Cu⁰‐Cu⁺对的协同效应：Cu0位点活化了CO₂并促进随后的电子转移；Cu⁺位点增强了*CO吸附，进一步促进了C - C偶联。通过调节Cu负载量，控制Cu⁰ -Cu⁺的比例可以进一步调节反应中间体的结合能。

总之，该工作为合理设计具有可行价态的铜基催化剂提高CO2ER提供了一种有效的策略。

参考文献：

Jinlong Gong. Controllable Cu0‐Cu+ Sites for Electrocatalytic Reduction of Carbon Dioxide. Angew., 2021.

DOI: 10.1002/anie.202105118

https://doi.org/10.1002/anie.202105118