清华大学陆奇Nature子刊：Cu-Ag界面诱导的弱CO结合位点，促进CO电还原成多碳液体产物

在CO还原反应(CORR)研究中，已经证明铜基催化剂能够将CO转化为由气态乙烯和液态C₂₊产物混合而成的高价值多碳产物。研究人员做出许多努力致力于改善C₂₊产品的形成，包括Cu晶面工程、组织晶界和合金化等。然而，迄今为止，大多数最先进的催化剂倾向于乙烯生产而不是C₂₊产品。尽管在非常低的过电位(>-0.3 V_RHE)下，对氧化物衍生的Cu的C₂₊产物的法拉第效率高达70%，但是在商业可行电流密度(>100 mA cm⁻²)下，相应的法拉第效率低于40%。

最近的一项研究表明，高粗糙度铜电极能够在低过电位下对C₂₊产物实现几乎100%的选择性。然而，这些电极的相应电流密度太低(<1 mA cm⁻²)，无法满足商业应用的要求。因此，开发能够选择性地生产具有商业相关电流密度的C₂₊产品的电催化剂仍然是一个挑战。

基于此，清华大学陆奇课题组采用高能球磨法制备了Ag修饰的氧化物衍生铜催化剂，该催化剂对C₂₊产物具有优异的总选择性。在不同电位下的反应性能测量之前，原位电还原预处理电极5分钟，以将CuO转化为金属Cu(即氧化物衍生的Cu)。所得催化剂为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。

性能测试结果显示，最优的Cu(OD)_0.8Ag_0.2实现了对C₂₊产物的最佳选择性，在-0.56 V_RHE下显示出接近80%的法拉第效率，这与Cu(OD)和多晶Cu粉末催化剂相比几乎提高了两倍。

此外，研究人员采用二室电化学光谱池测定了不同催化剂表面CO (CO_ad)的吸附解吸速率常数，发现Ag修饰的氧化物衍生的Cu催化剂表面CO (CO_ad)的弱结合数增加。结合结构表征和CO/Ar转换实验，发现弱结合的CO_ad与铜-银的界面位置有关，并且是增强C₂₊产物形成的原因。

球磨时间依赖性研究强调了Ag改性氧化物衍生的铜催化剂的结构性质对C₂₊产物选择性的巨大影响；与通过其他方法制备的CuAg双金属催化剂相比，长时间研磨的催化剂呈现出更丰富和稳定的Cu-Ag相界面，这可能是导致对C₂₊产物更高活性和选择性的潜在原因。

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