电化学组装具有空位缺陷的铜催化剂实现零间隙电解槽高电流CO2制甲烷

来自国际团队的研究人员针对零间隙膜电极组装（MEA）系统中传统铜基电催化剂甲烷产率和法拉第效率（FE）较低的问题，开发了电化学组装策略构建空位缺陷型Cu(111)主导催化剂（Def-Cu6）。该催化剂在1.5 A总电流下实现71.46%的甲烷FE和0.28 μmol s?1 cm?2产率，并稳定运行10小时。密度泛函理论计算揭示空位缺陷通过促进CO*氢化抑制C-C耦合，为缺陷调控催化路径提供新范式。

　　

通过电化学组装策略成功构建了以Cu(111)晶面为主且具有空位缺陷的铜催化剂（Def-Cu₆）。在零间隙膜电极组装（Membrane Electrode Assembly, MEA）电解槽系统中，该催化剂在1.5 A总电流条件下表现出突破性性能：甲烷法拉第效率（Faradaic Efficiency, FE）达71.46%，产率高达0.28 μmol s^?1 cm^?2，并能稳定运行超过10小时。密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）计算表明，Cu(111)表面的空位缺陷通过优先促进CO*中间体的氢化过程，有效抑制了C-C耦合副反应路径，从而选择性生成甲烷而非多碳产物。该研究为通过缺陷工程调控电催化反应路径提供了重要理论依据和实践方案。