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通讯单位：电子科技大学 具有可控晶面和较高稳定性的Cu2O微颗粒被认为是研究电催化CO2还原反应机理的良好平台。众所周知，*CO的质子化生成*CHO是生成CH4的限速步骤(RLS)。此外，它与C-C耦合途径生成C2产物和析氢反应(HER)会竞争。 近日，电子科技大学董帆教授课题组结合原位拉曼光谱和原位表面增强红外吸收光谱(SEIRAS)，分别对CO2还原生成甲烷在不同Cu2O晶体表面的化学状态和跟踪反应中间体进行探究。 图1. 催化剂的结构表征。 相关以“Crystal plane isnot the key factor for CO2-to-methane electrosynthesis on reconstructed Cu2O microparticles“为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。 要点1. 实验结果和密度泛函理论(DFT)计算结果表明，Cu2O/Cu界面是决定甲烷生成选择性的关键因素，而非原位重建的Cu2O微粒的初始晶面。 要点2. 密度泛函理论(DFT)计算表明，无论Cu2O的晶体表面如何（三个不同晶面），*CO都是通过Cu2O和Cu之间类似的桥构型质子化的。此外，在不同的Cu2O重构表面上，*CHO (∆G*CHO)的吉布斯自由能变化均较∆G*OCCOH的吉布斯自由能变化接近且更负，说明在所有Cu2O催化剂上，CH4的生成都比C2H4更有利。 要点3. 在八面体Cu2O(t-Cu2O)催化剂上，在部分电流密度为12.5 mA cm-2的条件下，同时抑制C2H4和H2的生成，使甲烷产生的最大法拉达效率(FE)达到71%。 这一研究结果为了解Cu催化剂的内在催化位点奠定了基础，并为通过界面工程调节CO2RR中产物选择性提供了一种替代方法。 图2.催化剂的结构和组成表征。 图3. 催化剂的电化学表征。 图4. 原位ATR-SEIRAS分析和DFT计算。 链接： https:///10.1002/anie.202114080 董帆，电子科技大学教授，博士生导师，环境与能源催化研究中心负责人。2010年6月毕业于浙江大学，获得工学博士学位，香港理工大学访问学者。从事环境与能源催化材料、电催化、大气污染控制技术、材料模拟与计算等方面的研究。国家优秀青年科学基金获得者（2018年），国家“万人计划”青年拔尖人才（2017年），国务院特殊津贴专家，四川省杰出青年科技人才。2018年科睿唯安“全球高被引科学家”。获得2016年教育部自然科学奖一等奖1项（排第2），2016年、2017年和2018年省级自然科学奖二等奖3项（2项排第1，1项排第2），重庆市自然科学奖二等奖2项（排1）、四川省科学技术奖二等奖1项（排2）、中国环境科学学会青年科学家金奖等科技奖励10余项。担任Frontiers in Chemistry、Chinese Journal of Catalysis等5本SCI期刊的编委/客座编辑。主持各类科研项目15项，包括国家自然科学基金项目4项、国家重点研发计划课题1项、省级基础与前沿技术研究重点项目1项。 |
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