顆粒在線訊：電化學二氧化碳（CO2）還原為多碳燃料和化學原料是減少過量CO2排放的一種有吸引力的方法。然而，目前已報道的催化劑大部分表現(xiàn)出C2+產(chǎn)物的低法拉第效率或較差的長期穩(wěn)定性。近日，北京航空航天大學宮勇吉教授制備了一種具有致密的垂直片狀Cu納米結構的OD-Cu催化劑（記為DVL-Cu）。

本文要點：

1）研究人員將采用恒電流陽極氧化法制備的CuO超薄納米陣列（CuO-NPs）在堿性溶液中原位電化學還原得到DVL-Cu催化劑。

2）實驗結果顯示，在H槽中，以中性氯化鉀為陰極液，在?0.8 V（相比于可逆氫電極），DVL-Cu用于電化學CO2RR，獲得了73.6%的C2H4 FE和>80%的C2+（主要是乙烯和乙醇）FE和84.5%的C2H4 FE，而在流動槽中，甚至達到了84.5%的C2H4 FE。此外，該催化劑的乙烯能量效率（EEC2H4）為28.9%，在流動槽中可長期穩(wěn)定電解約55 h。

3）實驗和模擬結果表明，納米結構的DVL-Cu在CO2RR過程中產(chǎn)生了非均相界面，有效地分散了電極電流密度，避免了團聚。同時，KCl電解液由于其高的局部pH微環(huán)境阻礙了Cu+物種的溶解/再沉積，并在較高過電位下抑制了析氫，這有利于DVL-Cu催化劑的高選擇性和穩(wěn)定性。

4）密度泛函理論（DFT）計算表明，DVL-Cu中的Cu/Cu2O界面由于降低了C2H4生成途徑中的C-C二聚能而促進了C2H4的生成。

得益于簡單的合成方法，溫和的電解條件(中性電解液)，出色的電解穩(wěn)定性，使該材料有望成為未來工業(yè)CO2RR催化劑的候選材料。

文章鏈接：

Liu, W., Zhai, P., Li, A. et al. Electrochemical CO2 reduction to ethylene by ultrathin CuO nanoplate arrays. Nat Commun 13, 1877 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-29428-9

https://doi.org/10.1038/s41467-022-29428-9