纳米线具有优异的光学性质、电学性质、化学性质，因此成为重要的1D纳米材料。其中Cu纳米线在电催化还原CO₂RR反应制备高附加值化学燃料具有应用前景。虽然人们发现Cu纳米线在CO₂RR电催化反应过后发生形貌改变，但是对于Cu纳米线的结构变化过程以及Cu位点的性质并不特别清楚，因此需要人们发展多模式原位时间纳米分辨率的表征技术。

有鉴于此，加州大学伯克利分校杨培东院士、Yao Yang、莱斯大学韩亦沫教授等报道30 nm直径的1D Cu纳米线（这种纳米线的内部为5重Cu孪晶为核心，外部为4 nm Cu₂O）。

本文要点

（1）

新制备Cu@Cu₂O纳米线的电化学性能进行研究。通过原位电化学液体池扫描隧道显微镜表征技术发现，Cu@Cu₂O纳米线的表面Cu₂O发生电化学还原，生成结构扭曲的海绵类似结构金属Cu外壳（Cu@Cu^S NWs）。Cu@Cu^S NWs随后进一步发生CO驱动的Cu移动，导致Cu@Cu^S NWs转变为Cu多晶金属纳米颗粒。

（2）

原位液相电化学4D STEM测试表征和机器学习技术结合说明Cu纳米经历的边界具有复杂的结构特点。通过同步辐射高能量XAS表征明确说明Cu@Cu₂O受到电化学还原生成金属态的Cu，之后再电化学反应暴露空气气氛后表面的Cu重新部分氧化。这项研究结果说明Cu纳米线的结构变化过程中能够形成不同的金属Cu纳米结构，有助于理解CO₂RR的真实催化活性位点。

参考文献

Yao Yang*, Chuqiao Shi, Julian Feijóo, Jianbo Jin, Chubai Chen, Yimo Han*, and Peidong Yang*, Dynamic Evolution of Copper Nanowires during CO₂ Reduction Probed by Operando Electrochemical 4D-STEM and X-ray Spectroscopy, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c06480

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06480