调节双金属羟氧化物纳米片中的铜电子结构，以实现二氧化碳的选择性电还原

《Science China-Chemistry》：Tuning the electronic structure of copper in bimetallic oxyhydroxide nanosheets for selective electroreduction of carbon dioxide

理性调控铜基催化剂表面反应中间体的吸附强度可影响CO?电还原反应选择性。研究表明Bi、Ce、Mg、Mn等金属掺杂至CuOOH纳米片中，通过电子结构调控和构型畸变增强CO?活化，其中CuBiOOH的法拉第效率达90%以上，Mn掺杂则促进*CHO和*CO中间体形成，提升乙醇选择性。该研究揭示了原子级调控Cu活性位点对CO?转化路径的调控机制。

　　

摘要

合理调控铜基电催化剂表面反应中间体的吸附强度将影响电化学CO₂还原反应（eCO₂RR）的产物选择性。理论筛选结果表明，在十二种金属（Mg、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Sn、Bi、Mo和Ce）中，将Bi、Ce、Mg和Mn引入CuOOH纳米片不仅可以调节Cu活性中心，还会导致一定程度的构象扭曲，从而增加反键态电子的占据，并加速决定反应速率的步骤*HCOO的形成。原位光谱分析与理论计算相结合证实，Bi原子能够调节Cu的电子结构并增强CO₂的活化能力，而Cu位点则促进*HCOO中间体的吸附，显著提高了HCOOH的生成量，其在CuBiOOH上的法拉第效率超过了90%。此外，将Mn引入CuOOH纳米片还可以诱导关键中间体（*CHO和*CO）的形成，从而增强不对称C-C偶联反应，生成乙醇。我们的工作为在原子尺度上调控Cu位点的结构以将CO₂转化为液态化学产物提供了深入的见解。