由電力驅(qū)動(dòng)的二氧化碳還原反應(yīng)（CO₂RR）可以將CO₂轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的多碳（C₂₊）產(chǎn)物。銅（Cu）基催化劑效率高，但在高電流密度下C₂₊選擇性低。

基于此，清華大學(xué)劉碧錄教授，余強(qiáng)敏副研究員（共同通訊作者）等人在Cu催化劑中引入La(OH)₃對(duì)其電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，使其在安培級(jí)電流密度下有效地轉(zhuǎn)化為C₂₊產(chǎn)物。在電流密度為1000 mA cm^-2時(shí)，La(OH)₃/Cu催化劑的C₂₊法拉第效率（FE_C2+）為71.2%，是純Cu催化劑的2.2倍，并保持了8h的穩(wěn)定性。

本文采用DFT方法研究了La(OH)₃/Cu和純Cu催化劑對(duì)C₂₊產(chǎn)物生成的影響，其中*CO活化和隨后的C-C偶聯(lián)對(duì)于CO₂RR中C₂₊產(chǎn)物的形成是非常重要的。

首先，電荷密度差分圖和Bader電荷分析證實(shí)了CO在La(OH)₃/Cu催化劑上的吸附增加。La(OH)₃改變了鄰近Cu位點(diǎn)對(duì)*CO的親和力，這是因?yàn)長(zhǎng)a(OH)₃/Cu中的Cu向*CO轉(zhuǎn)移的電子數(shù)（0.51 e^–）比純Cu（0.26 e^–）多。

*CO在表面吸附后，*CO氫化形成*COH，隨后*CO-*COH偶聯(lián)形成*OCCOH。La(OH)₃/Cu和純Cu的決速步（RDS，*CO+*CO→*CO+*COH）勢(shì)壘分別為0.54和1.15 eV。這些結(jié)果表明，La(OH)₃修飾改變了Cu催化劑上的電子分布，促進(jìn)了*CO吸附、后續(xù)加氫、*CO-*COH偶聯(lián)，從而提高了C₂₊的選擇性。

Ampere-Level Current Density CO₂ Reduction with High C₂₊ Selectivity on La(OH)₃-Modified Cu Catalysts. Samll, 2023, DOI: 10.1002/smll.202308226.

https://doi.org/10.1002/smll.202308226.