开发用于清洁能源生产的低温燃料电池以替代化石燃料技术具有重要意义。CO是载能燃料电氧化的关键中间体，然而由于它与最先进的铂电极有很强的相互作用，因此被认为是一种有毒物质。

近日，奥地利因斯布鲁克大学Julia Kunze-Liebhäuser 报道了证明了Cu确实是一种有效的CO电氧化催化剂。

文章要点

1）基于经典电化学和电化学红外反射吸收光谱（EC-IRRAS），研究人员发现单晶Cu（111）电极在碱性介质中的高电流密度超过0.35 mA cm^-2。虽然这一结果本身及其对低温FC催化的技术具有显著影响，但通过基于比例关系的最先进的第一原理微动力学建模发现，这一结果受到了神秘的影响。除了误差之外，这个模型持续预测Cu(111)的催化活性可以忽略不计，因为晶体表面实际上与CO的结合比OH弱，因此在碱性条件下遭受OH中毒。

2）研究人员通过原位电化学扫描隧道显微镜（EC-STM）解决了这一难题，它在反应过程中显示出强烈的表面形貌变化和高度的质量传输。这与在CO和OH存在下不断形成新的低配位活性铜中心有关。密度泛函理论(DFT)计算证实，在共生的Cu吸附原子上，两种反应中间产物的吸附都有利于向高催化性能转变。此外，该微观动力学模型，考虑了修正的吸附能，给出了电流密度和过电位，与实验数据很好地吻合。

3）铜表面可通过准可逆的高能结构的形成而自活化。同时，类似的CO诱导的自活化在铸币金属的气相表面反应中也有报道，证明了多相热催化和多相电催化之间的强烈相似之处。

Andrea Auer, et al, Self-activation of copper electrodes during  CO electro-oxidation in alkaline electrolyte, Nat Catal (2020)

DOI：10.1038/s41929-020-00505-w

https://doi.org/10.1038/s41929-020-00505-w