唐智勇团队AM：p-CuSiO3/CuO高效电还原CO2制多碳产物

电化学CO₂转化为增值多碳（C₂₊）化学品有望减少CO₂排放和推进碳中和，但是由于C-C偶联催化剂上的活性位点有限，实现高转化率和高选择性仍然还面临挑战。

基于此，国家纳米科学技术中心唐智勇研究员等人报道了一种无定形CuSiO₃包裹多孔CuO（p-CuSiO₃/CuO），以最大化活性界面位点，从而有效地将CO₂还原为C₂₊产物。p-CuSiO₃/CuO催化剂在-1.2 V下的H-型电池中显示出优异的C₂₊法拉第效率（FE），在0.1 M KHCO₃条件下为77.8%；在电流密度为400 mA cm^-2、1 M KOH条件下的流动电池中，C₂H₄和C₂₊ FEs分别为82.0%和91.7%。

通过密度泛函理论（DFT）计算表明，CuSiO₃(201)中*COOH通过C与Cu原子结合在CuSiO₃(201)/CuO(110)上的吸附比CuO(110)中的吸附更稳定，导致*COOH的形成能相对于CuO(110)（1.56 eV）降低0.74 eV。

在还原CO₂RR过程中，作者利用带羟基的CuSiO₃(201)将Cu的价态调整为Cu⁺，用Cu(110)表示Cu⁰。因此，*CO与*COH耦合生成*OCCOH的关键描述符。

此外，CuSiO₃(201)/Cu(110)对*OCCOH的生成能为-0.06 eV，明显低于Cu(110)（0.39 eV）。*CO-*COH偶联在CuSiO₃(201)/Cu(110)界面的最佳吸附构型是羰基C与Cu(110)中的Cu原子结合，羟基C与CuSiO₃(201)中的Cu原子连接。CuSiO₃(201)/Cu(110)上CO₂以ΔG=0.33 eV还原为*COOH，低于Cu(110)。

因此，CuSiO₃(201)/Cu(110)保留了更高的表面*CO覆盖。*CO-*CO向*CO-*COH的转化是速率决定步骤（RDS），界面的存在促进了质子传递，使*CO加氢成为*COH，然后与相邻的*CO偶联。总之，丰富的界面激活CO₂并促进关键的C₂中间体*OCCOH的形成，有利于C₂H₄的合成。

Efficient CO₂ Electroreduction to Multicarbon Products at CuSiO₃/CuO Derived Interfaces in Ordered Pores. Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202305508.