表面和界面工程，尤其是丰富的Cu⁰/Cu⁺界面和纳米晶界的创建，已知可促进铜基催化剂在电化学CO₂还原过程中产生C₂₊。然而，精确控制具有表面结构（例如Cu(100)小平面和Cu[n(100)×(110)]步位）的有利纳米晶界并同时稳定Cu⁰/Cu⁺界面具有挑战性，因为Cu+物种非常敏感在高电流密度下被还原成大块金属铜。因此，必须深入了解Cu基催化剂在实际CO₂RR条件下的结构演变，包括纳米晶界和Cu0/Cu+界面的形成和稳定。

在这里，华南理工大学Guangxu Chen ，香港城市大学Xue Wang ，台湾阳明交通大学Sung-Fu Hung ，奥克兰大学Geoffrey I. N. Waterhouse证明了Cu₂O纳米立方体在CO气氛下的良好控制热还原产生了非常稳定的Cu₂O-Cu纳米立方体杂化催化剂（Cu₂O（CO）），具有高密度的Cu⁰/Cu⁺界面，丰富的纳米晶界与Cu（100）)刻面和Cu[n(100)×(110)]步位点。

文章要点

1）在500mA/cm²的工业电流密度下，Cu₂O(CO)电催化剂在CO2RR期间提供了77.4%（乙烯为56.6%）的高C₂₊法拉第效率。

2）光谱表征和形态演化研究，连同原位时间分辨衰减全反射-表面增强红外吸收光谱(ATR-SEIRAS)研究，确定了所制备的Cu₂O(CO)催化剂的形态和Cu⁰/Cu⁺界面位点由于纳米晶界丰富的结构，在高极化和高电流密度下得以保存。此外，Cu₂O(CO)催化剂上丰富的Cu⁰/Cu⁺界面位点起到增加*CO吸附密度的作用，从而增加C-C偶联反应的机会，从而导致高C₂₊选择性。

参考文献

Qiqi Wu, et al, Nanograin-Boundary-Abundant Cu₂O‑Cu Nanocubes with High C₂₊ Selectivity and Good Stability during Electrochemical CO₂ Reduction at a Current Density of 500 mA/cm2, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c04951

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04951