在钙诱导的双晶Cu结构上，高效且选择性地将酸性二氧化碳电还原为多元醇

《ACS Catalysis》：Steering Acidic CO2 Electroreduction to Multicarbon Alcohols with High Efficiency and Selectivity over Calcium-Induced Bicrystalline Cu Architecture

CO?在酸性电解质中电还原制多碳醇（C?+）催化剂研究。采用Ca物种模板策略构建双晶Cu（dCu(OH)?/Ca?）电极，在700 mA cm?2高电流密度下，C?+法拉第效率达81.2%（醇类51.6%），醇/乙烯比值1.9，显著优于dCu(OH)?电极。机理研究表明Ca模板调控的3D双晶Cu结构（Cu(111)/(200)界面）增强羟基吸附（*OHad），既抑制析氢副反应又稳定关键中间体*CHCOH，促进C?+醇生成。

　　

在酸性电解质中，将二氧化碳（CO?）电还原为多碳（C??）醇类是一种具有前景的碳高效利用途径。然而，由于酸性电解质中存在多种竞争反应，实现高电流密度下的高选择性仍然是一个主要挑战。在这里，我们开发了一种以钙物种为模板的方法，构建了双晶铜结构（dCu(OH)?/Ca?），用于在酸性条件下选择性地将CO?转化为C??醇类。在700 mA cm?2的高电流密度下，C??产物的法拉第效率（FE）可达81.2%，其中C??醇类的FE为51.6%，对应的部分电流密度为361.4 mA cm?2，这高于以往在酸性电解质中报道的结果。C??醇类与C?H?的比率高达1.9，而dCu(OH)?电极的这一比率为0.48。机理研究表明，钙物种作为模板，引导形成了富含Cu(111)/(200)界面的三维树枝状双晶铜结构。这些界面显著增强了羟基（*OH_ad*）在酸性电解质中的吸附能力，从而在促进CO?向C??醇类的转化过程中发挥了双重作用。*OH_ad*功能化的Cu(111)/(200)界面不仅通过改变界面水的氢键网络抑制了氢气的释放反应，还稳定了关键的*CHCOH*中间体，促进了其氢化为*CHCH?OH*，进而生成C??醇类。催化剂结构与界面化学之间的这种协同作用使得在酸性环境中能够高效且选择性地生产C??醇类。