第一作者：Jie Du， Gong Zhang

通訊作者：鞏金龍，張鵬

通訊單位：天津大學(xué)

鞏金龍，教授/副校長(zhǎng)，2010年起在天津大學(xué)化工學(xué)院任教授、博士生導(dǎo)師；教育部低碳能源化工國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任；國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體負(fù)責(zé)人、國(guó)家杰出青年基金獲得者、教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（基礎(chǔ)前沿類）首席科學(xué)家。英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)（FRSC）、中國(guó)化工學(xué)會(huì)和中國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)士。

分別于2021年和2023年當(dāng)選為歐洲科學(xué)院（Academia Europaea）和加拿大工程院外籍院士。獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（2019年，排名第一）、首屆科學(xué)探索獎(jiǎng)（2019年）等（信息來(lái)源：http://chemeng.tju.edu.cn/m/szdw?type=detail&id=30）

張鵬，博士，2020.9 – 至今于天津大學(xué)化工學(xué)院任教授，主要圍繞功能納米材料設(shè)計(jì)與太陽(yáng)能催化轉(zhuǎn)化開(kāi)展研究。（信息來(lái)源：http://faculty.tju.edu.cn/pzhang/zh_CN/index.htm）

論文速覽

電化學(xué)CO₂還原反應(yīng)（CO₂RR）生產(chǎn)高價(jià)值化學(xué)品和燃料是實(shí)現(xiàn)碳中和的一種有前途的策略。由于C-C耦合動(dòng)力學(xué)緩慢，以及乙醇（C₂H₅OH）和乙烯（C₂H₄）產(chǎn)品共享相同的*HCCOH中間體，實(shí)現(xiàn)C₂H₅OH的高活性和選擇性生產(chǎn)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)氣氛誘導(dǎo)的重構(gòu)方法優(yōu)化了鋅-銅雙金屬合金（Cu_xZn_y）催化劑的表面組成和配位結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)C₂H₅OH的生產(chǎn)。特別是，在CO氣氛中處理的Cu_xZn_y合金催化劑（CO-Cu_xZn_y）富含低配位Cu位點(diǎn)，有利于*CO中間體的吸附，從而促進(jìn)C₂H₅OH的產(chǎn)生。

在電流密度為300 mA cm^-2時(shí)，CO-Cu₈₄Zn₁₆實(shí)現(xiàn)了85.1%的C₂₊法拉第效率（FE）和59.5%的C₂H₅OH FE。原位光譜研究和密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，增強(qiáng)的*CO吸附促進(jìn)了C-C耦合過(guò)程。同時(shí)，*HCCOH在CO-Cu₈₄Zn₁₆上的氫化更有利，從而抑制了C₂H₄途徑，增強(qiáng)了C₂H₅OH的生成。本研究提供了一種通過(guò)控制活性位點(diǎn)的表面配位環(huán)境來(lái)調(diào)節(jié)CO₂RR選擇性的高效策略。

圖文導(dǎo)讀

圖1：SEM、ICP-OES、EDS、XRD、STEM-EDS、HRTEM和XPS等技術(shù)對(duì)不同Zn比例的Cu_xZn_y合金催化劑進(jìn)行了詳細(xì)表征。

圖2：所有催化劑在1 M KOH溶液中的CO₂RR性能。

圖3：CO-Cu₈₄Zn₁₆催化劑的催化性能和穩(wěn)定性。

圖4：ATR-SEIRAS光譜、DFT計(jì)算研究CO₂RR過(guò)程中關(guān)鍵中間體的吸附行為。

總結(jié)展望

本研究成功開(kāi)發(fā)了氣氛誘導(dǎo)表面重構(gòu)策略，用于設(shè)計(jì)具有高選擇性的CO₂RR電催化劑。CO-Cu₈₄Zn₁₆催化劑在300 mA cm^-2的電流密度下實(shí)現(xiàn)了85.1%的C₂₊ FE和59.5%的C₂H₅OH FE，展示了優(yōu)異的催化性能。

通過(guò)原位ATR-SEIRAS光譜和DFT計(jì)算，研究揭示了CO氣氛誘導(dǎo)的Cu_xZn_y表面Cu位點(diǎn)的形成，這些位點(diǎn)增強(qiáng)了*CO的結(jié)合，促進(jìn)了C-C耦合過(guò)程，同時(shí)Zn與低配位Cu位點(diǎn)的協(xié)同作用破壞了*HCCOH的選擇性中間體，促進(jìn)了C-O鍵的加氫，生成C₂H₅OH。本工作為優(yōu)化Cu基雙金屬合金催化劑的表面位點(diǎn)以調(diào)節(jié)CO₂RR的選擇性提供了新思路。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Electrochemical CO₂ Reduction to Ethanol on Zn-Coordinated Cu Sites Formed by Atmosphere-Induced Surface Reconstruction

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202410339