最近，利用流通池選擇性高電流還原二氧化碳（CO₂）到乙烯（C₂H₄）方面取得了積極進展。然而，在大多數(shù)情況下，還原反應只能在強堿性電解質(zhì)中實現(xiàn)，這會導致電催化劑由于沉淀物的積累而大幅失活。

基于此，深圳大學何傳新教授，胡琪副教授（共同通訊作者）等人報道了具有豐富的原子缺陷的多孔銅（Cu）納米線（NWs），它與孔洞誘導的電場產(chǎn)生的協(xié)同作用綜合調(diào)節(jié)了電極表面的局部微環(huán)境，從而使得CO₂在中性介質(zhì)中高效而穩(wěn)定地還原為C₂H₄。

本文使用DFT方法進一步研究了Cu原子缺陷對*CO和*OH吸附的影響。態(tài)密度（DOS）圖表明有原子缺陷的Cu(111)-V的d帶中心高于無缺陷的Cu(111)，這表明Cu原子缺陷導致d帶中心上移，*CO和*OH在Cu(111)-V上的吸附強度都得到了提高。

C-C偶聯(lián)是生成C₂H₄的關(guān)鍵步驟，本文進一步研究了Cu(111)和Cu(111)-V上的C-C偶聯(lián)步驟。為了研究局部pH對C-C偶聯(lián)的影響，還構(gòu)建了一個由兩個表面吸附OH^?組成的模型（Cu(111)-V+OH^?）。一般來說，有四條路徑可以實現(xiàn)C-C偶聯(lián)，而且它們都通過重要的中間體*CO。

計算結(jié)果表明，Cu(111)-V上C-C偶聯(lián)的勢壘為0.64 eV，低于無缺陷的Cu(111)上的勢壘（0.74 eV），表明Cu缺陷可以促進C-C偶聯(lián)。在引入表面吸附的OH^?后，Cu(111)-V+OH^?顯示出更低的勢壘，僅為0.45 eV，這反映了高的局域pH對促進C-C偶聯(lián)也是十分重要的。

此外，高*CO覆蓋率被廣泛認為可以降低C-C偶聯(lián)的勢壘，從而顯著促進CO₂RR生成C₂₊產(chǎn)物。總之，Cu缺陷和增強電場效應的協(xié)同作用提供了有利的局部環(huán)境（即富含K⁺和OH^?）和高*CO覆蓋率，可顯著降低C-C偶聯(lián)步驟的勢壘，從而實現(xiàn)中性介質(zhì)中C₂H₄的高效生產(chǎn)。

Multiple Tuning of the Local Environment Enables Selective CO₂ Electroreduction to Ethylene in Neutral Electrolytes. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202311226.

https://doi.org/10.1002/adfm.202311226.