人们发现氧化物演变的Cu催化剂（OD-Cu）能够促进电催化还原CO₂生成C₂₊的选择性达到几十年，但是由于技术上的困难，导致人们目前对于OD-Cu催化剂的表面氧化态的动态变化以及反应中间体的真实结合状态仍并不清楚。

有鉴于此，中国科学技术大学马骏教授、巴黎萨克雷大学(Université Paris-Saclay) Mehran Mostafavi等报道通过时间分辨光谱表征研究OD-Cu-CO₂^·-中间体在电催化还原CO₂反应中纳秒~秒时间内的单电子转化情况。

本文要点

（1）

捕获体溶液中的CO₂^·-中间体，并且对结构明确的OD-Cu催化剂（Cu(0), Cu(I), Cu(II)）纳米粒子的界面反应进行监测。通过分子模拟和瞬态吸附光谱表征，表明Cu(I)比Cu(0)的CO₂^·-自由基偶联反应速率更加快速，Cu(II)只能被CO₂^·-还原为Cu(I)。

（2）

通过最新开发的多步骤脉冲方法累积脉冲技术（multistep cumulative pulse methodology），发现OD-Cu存在混合的化学价态的价态转变情况。这种脉冲辐射研究方法（pulse radiolysis）有助于研究CO₂催化转化反应过程中的亚表面氧化物的作用。

参考文献

Zhiwen Jiang, Carine Clavaguéra, Sergey A. Denisov, Jun Ma*, and Mehran Mostafavi*, Role of Oxide-Derived Cu on the Initial Elementary Reaction Intermediate During Catalytic CO₂ Reduction, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c08603

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08603