对固液界面的分子理解具有挑战性，但对于阐明环境对电化学反应动力学的作用至关重要。碱金属阳离子（M⁺）作为界面的重要组成部分，被发现对于在造币金属上引发二氧化碳还原反应（CO₂RR）是必需的，并且随着阳离子的变化，CO₂RR的活性和选择性可以进一步增强从Li⁺到Cs⁺，但其潜在机制尚不清楚。

在此，清华深圳国际研究生院Jia Li，康飞宇教授使用显式溶剂化和增强采样方法的从头算分子动力学模拟，系统地研究了 M⁺ 在 Cu 表面 CO₂RR 中的作用。

文章要点

1）研究人员从Li⁺到Cs⁺，得到了单调递减的CO₂活化势垒，这是由于M⁺与*CO₂的配位能力不同。

2）此外，研究表明，必须同时考虑竞争性析氢反应，以了解碱金属阳离子在铜表面 CO₂RR 中的关键作用，其中 H⁺ 被界面排斥并受到 M⁺ 的约束。

研究结果为电化学环境的设计提供了重要的见解，并强调了在 CO₂RR 理论模拟中明确包含溶剂化和竞争反应的重要性。

参考文献

Zhang, Z., Li, H., Shao, Y. et al. Molecular understanding of the critical role of alkali metal cations in initiating CO2 electroreduction on Cu(100) surface. Nat Commun 15, 612 (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-44896-x

https://doi.org/10.1038/s41467-024-44896-x