基于Cu的催化劑在電化學(xué)二氧化碳CO2RR反應(yīng)中表現(xiàn)了獨(dú)特的性能，CO2RR反應(yīng)的機(jī)制非常復(fù)雜，而且產(chǎn)物的種類多種多樣。對關(guān)鍵中間體CO和H的調(diào)控是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)物選擇性的必要因素，但是目前仍然缺少高效和普適性的策略。
有鑒于此，北京理工大學(xué)張加濤教授、李欣遠(yuǎn)助理教授、西安交通大學(xué)陳圣華研究員、中國空間技術(shù)研究院Botao Hu等報(bào)道設(shè)計(jì)了Pt修飾的Cu催化劑，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)中間體的競爭覆蓋，因此能夠調(diào)控產(chǎn)物的選擇性。
本文要點(diǎn)：
（1）
Pt單原子、Pt納米顆粒修飾的Cu催化劑（分別表示為Cu-Pt1和Cu-PtNPs）能夠精確的調(diào)控質(zhì)子化和偶聯(lián)反應(yīng)，C2+產(chǎn)物的法拉第效率高達(dá)70.4 %，甲烷的法拉第效率達(dá)到57.7 %。CO剝離實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Pt1位點(diǎn)可增強(qiáng)對CO的吸附，PtNPs對水分子解離具有CO耐受性。
（2）
原位光譜表征的結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，在Cu-Pt1位點(diǎn)能夠達(dá)到較高的CO覆蓋度，在Cu-PtNPs上CHO能夠通過水解離產(chǎn)生。理論計(jì)算研究的結(jié)果表明，Cu-Pt1的界面位點(diǎn)有利于CO的覆蓋，促進(jìn)OCCO生成C2+產(chǎn)物，但是PtNPs位點(diǎn)加快水分子解離生成*CHO的動(dòng)力學(xué)，隨后產(chǎn)生甲烷。
這項(xiàng)工作通過對活性位點(diǎn)進(jìn)行原子級精度的設(shè)計(jì)，調(diào)控關(guān)鍵中間體的覆蓋，為開發(fā)高效率的CO2催化劑和CO2轉(zhuǎn)化策略提供思路。
參考文獻(xiàn)
Tailei Hou, Jiexin Zhu, Hongfei Gu, Xinyuan Li, Yiqing Sun, Ze Hua, Ruiwen Shao, Cheng Chen, Botao Hu, Liqiang Mai, Shenghua Chen, Dingsheng Wang, Jiatao Zhang, Switching CO2 Electroreduction toward C2+ Products and CH4 by Regulate the Protonation and Dimerization in Platinum/Copper Catalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202424749
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202424749
