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Nature子刊：Cu-Ag界面誘導的弱CO結合位點，促進CO電還原成多碳液體產物

在CO還原反應(CORR)研究中，已經證明銅基催化劑能夠將CO轉化為由氣態乙烯和液態C₂₊產物混合而成的高價值多碳產物。研究人員做出許多努力致力于改善C₂₊產品的形成，包括Cu晶面工程、組織晶界和合金化等。然而，迄今為止，大多數最先進的催化劑傾向于乙烯生產而不是C₂₊產品。盡管在非常低的過電位(>-0.3 V_RHE)下，對氧化物衍生的Cu的C₂₊產物的法拉第效率高達70%，但是在商業可行電流密度(>100 mA cm^?2)下，相應的法拉第效率低于40%。

最近的一項研究表明，高粗糙度銅電極能夠在低過電位下對C₂₊產物實現幾乎100%的選擇性。然而，這些電極的相應電流密度太低(<1 mA cm^?2)，無法滿足商業應用的要求。因此，開發能夠選擇性地生產具有商業相關電流密度的C₂₊產品的電催化劑仍然是一個挑戰。

基于此，清華大學陸奇課題組采用高能球磨法制備了Ag修飾的氧化物衍生銅催化劑，該催化劑對C₂₊產物具有優異的總選擇性。在不同電位下的反應性能測量之前，原位電還原預處理電極5分鐘，以將CuO轉化為金屬Cu(即氧化物衍生的Cu)。所得催化劑為Cu(OD)_1-xAg_x(x = 0,0.1,0.2,0.3,0.5)，其中Cu(OD)代表氧化物衍生的Cu。

性能測試結果顯示，最優的Cu(OD)_0.8Ag_0.2實現了對C₂₊產物的最佳選擇性，在-0.56 V_RHE下顯示出接近80%的法拉第效率，這與Cu(OD)和多晶Cu粉末催化劑相比幾乎提高了兩倍。

此外，研究人員采用二室電化學光譜池測定了不同催化劑表面CO (CO_ad)的吸附解吸速率常數，發現Ag修飾的氧化物衍生的Cu催化劑表面CO (CO_ad)的弱結合數增加。結合結構表征和CO/Ar轉換實驗，發現弱結合的CO_ad與銅-銀的界面位置有關，并且是增強C₂₊產物形成的原因。

球磨時間依賴性研究強調了Ag改性氧化物衍生的銅催化劑的結構性質對C₂₊產物選擇性的巨大影響；與通過其他方法制備的CuAg雙金屬催化劑相比，長時間研磨的催化劑呈現出更豐富和穩定的Cu-Ag相界面，這可能是導致對C₂₊產物更高活性和選擇性的潛在原因。

Weak CO Binding Sites induced by Cu–Ag Interfaces Promote CO Electroreduction to Multi-carbon Liquid Products. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-36411-5

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