CO₂电化学还原反应（CO₂RR）为实现人类碳循环和储存可再生能源提供了一种很有前途的策略。作为唯一能够催化CO₂RR为多碳产品的金属，Cu催化剂引起了广泛的关注。其催化性能是由许多参数共同决定，包括催化剂的组成和结构、电解质以及电池配置，而阐明这些参数的个别影响仍然是一项巨大挑战。

近日，丹麦奥尔胡斯大学Kim Daasbjerg，Xin-Ming Hu报道了通过在CuO纳米颗粒（NPs）电极上涂覆不同亲水性/疏水性的聚合物，研究了电极-电解质界面对水中CO₂RR的影响。

文章要点

1）这些惰性聚合物不能与NPs或CO₂RR中间体特异性地相互作用，因此排除了许多其他影响发挥作用，并限制了潜在的界面变化贡献者的参数空间。

2）研究发现，亲水性聚合物（如聚乙烯醇和聚乙烯聚吡咯烷酮）的影响可忽略不计，而疏水性聚合物如聚偏二氟乙烯和聚乙烯则显著提高了CuO衍生电极对CO₂RR制C₂H₄的活性，选择性和稳定性。这种性能的提高既与Cu的形态、结晶度或氧化态的改变无关，也与聚合物的特定结构无关。

3）通过非原位表征、氘水电解和分子动力学模拟，研究人员认为疏水性聚合物限制了水的扩散和电极表面附近较高的局部pH，进而显著提高了催化剂的CO₂RR性能。

这项工作揭示了疏水性、传质和CO₂RR选择性之间的强相关性，有望为设计高性能的CO₂RR制C₂H₄电催化剂开辟新的途径。

参考文献

Hong-Qing Liang, et al, Hydrophobic Copper Interfaces Boost Electroreduction of Carbon Dioxide to Ethylene in Water, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.0c03766

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c03766