研究概述

催化剂的表面结构对电化学CO2还原反应（CO2RR）的性能有着极大的影响。然而，由于施加电势引起的重构会影响其表面结构，且难以控制。

2024年10月31日，中国科学技术大学吴宇恩教授、周煌副教授在国际顶级期刊Nature Synthesis发表题为《Carbonate shell regulates CuO surface reconstruction for enhanced CO2 electroreduction》的研究论文。

在这里，作者受到具有缓释结构的药物胶囊的启发，在金属氧化物催化剂上构建了水溶性碳酸盐壳。

这种壳起到保护涂层的作用，在施加电场下有效减缓了催化剂从高价态到低价态的表面演化过程。因此，通过调整壳厚度和溶解速率，可以调节表面重构，引导其形成丰富的低配位结构。

这种策略可以促进具有丰富晶界和小颗粒的Cu(0)的生成。在电流密度为2.0 A cm-2时，C2+法拉第效率为82.8±2.2%，超越了传统CuO催化剂的性能。非原位和原位表征表明，这些生成的表面结构增强了*CO中间体的稳定性和C-C偶联。

作者调节表面重构的方法可应用于其他催化剂，例如ZnO、In2O3、SnO2 和 Bi2O3，提高它们对CO和甲酸盐的选择性。

图文解读

图1：CuO@K2CO3的结构分析

图2：CuO@K2CO3催化剂在CO2还原过程中的原位和非原位表征

图3：ZnO@K2CO3和In2O3@K2CO3的表征和CO2还原性能

文献信息

Ma, X., Yang, T., He, D. et al. Carbonate shell regulates CuO surface reconstruction for enhanced CO2 electroreduction. Nat. Synth. (2024). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00672-9.