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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

日期： 来源：中国科学材料收集编辑：中国科学材料

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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