CO₂电化学还原反应制备高附加值化学品和燃料对于实现绿色可持续化学和能源非常重要，在温和条件中进行选择性CO₂电化学还原受到较多研究关注，目前人们设计和发展了多种不同电催化剂能够选择性生成CO或者HCOO^-，但是在CO₂电化学反应中目前通过C-C偶联反应的方式生成烃类产物相关研究较为困难，因为CO₂电化学还原反应通过C-C偶联反应的过程存在多个反应步骤和多个可能反应过程。

人们发现，Cu催化剂对于构建C-C结构产物非常有效，而且目前主要的研究以Cu基材料作为催化剂，并且反应中主要生成乙烯产物（同时含有烃类氧化衍生物等副产物），但是目前能够选择性生成乙醛的催化剂非常罕见。

有鉴于此，香港理工大学黄勃龙、兰州大学席聘贤、布朗大学孙守恒等报道了一种基于六角密堆积（hcp）结构Co纳米片实现了CO₂还原选择性为乙醛（ethanal），在0.5 M KHCO₃溶液和-0.2 V~-1.0 V还原电极电势区间进行CO₂电化学还原，还原反应的主要产物为乙醛，副产物为乙醇/甲醇。电催化反应的总法拉第效率达到80 %，其中乙醛的法拉第效率为60 %，乙醇和甲醇的法拉第效率分别10 %。

本文要点：

（1）

在-0.4 V，反应生成乙醛的法拉第效率为60 %，电流密度5.1 mA cm^-2，质量活度为3.4 A g^-1，乙醛/乙醇/甲醇的总法拉第效率达到82 %。

通过DFT计算，发现这种Co纳米片产生的较高CO₂电化学还原反应乙醛选择性来自材料中非常独特的层内电子转移，这种层内电子转移作用促进[OC-CO]*偶联，同时抑制中间体氢化还原为乙烯，通过对中间体的选择性实现改善反应的乙醛选择性。

（2）

与常用的Cu催化剂相比，hcp结构Co纳米片催化剂具有化学稳定性和热稳定性，这种Co催化剂体系为研究CO₂电化学还原反应机理、发展协同催化剂、改善CO₂电化学催化剂的稳定性和催化反应活性提供了很好的平台。

参考文献

Jie Yin, Zhouyang Yin, Jing Jin, Mingzi Sun, Bolong Huang*, Honghong Lin, Zhenhui Ma, Michelle Muzzio, Mengqi Shen, Chao Yu, Hong Zhang, Yong Peng, Pinxian Xi*, Chun-Hua Yan, and Shouheng Sun*, A New Hexagonal Cobalt Nanosheet Catalyst for Selective CO₂ Conversion to Ethanal, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c06877

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06877