電催化還原CO2可持續制備燃料和化學品需要精確的調控和理解電催化劑在工作狀態下的催化活性、選擇性和穩定性。鑒定工況活性相,以及長時間工作之后導致失活的原因,對于進一步改進電化學還原CO2電催化劑至關重要。
有鑒于此,烏得勒支大學W. van der Stam、F. T. Rabouw等對CO2還原條件反應過程中,Cu的氧化物衍生電催化劑的活化和失活進行多尺度的原位研究。
本文要點:
(1)
使用結構明確的Cu2O八面體和立方體作為電催化劑,通過以毫秒到秒的時間分辨率的原位XAS,通過小散射角度研究形貌變化,通過廣角測試分析相變。發現Cu2O活化為Cu后,不飽和配位活性位點促進CO2還原產物,同時催化活性比較低的平面表面位點隨著時間的延長而逐漸變化。
(2)
這些多尺度的認識表明電催化劑的結構、表面吸附分子、催化活性之間的動態變化關系和密切關系,這種原位X射線散射表征研究方法是理解控制電催化劑穩定性因素的一種工具。
參考文獻
de Ruiter, J., Benning, V.R.M., Yang, S. et al. Multiscale X-ray scattering elucidates activation and deactivation of oxide-derived copper electrocatalysts for CO2 reduction. Nat Commun 16, 373 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-024-55742-5
https://www.nature.com/articles/s41467-024-55742-5