Angew. Chem. ：CO结合能不能作为CO2电还原反应中完整的催化性能描述符

利用清洁电能，通过电催化将大气中的二氧化碳转化成具有高附加值的化学品是关闭碳循环的一种有前途的可持续战略。在电化学CO₂还原反应(CO₂RR)中，选择性控制是催化剂开发的核心。CO结合能已经作为指导催化剂设计的关键描述符。然而，由于缺乏测定CO结合能的合适方法，该描述符的准确性仍有待实验验证。

近日，北京大学化学与分子工程学院徐冰君教授团队利用表面增强原位变温红外光谱技术，首次通过实验方法说明了在Cu基催化剂电化学CO₂RR中，CO结合能作为描述符的不完全性。

图1. 在电化学CO₂RR中，多种OD-Cu样品中随CO吸附焓变化的各产物法拉第效率

通过表面增强原位变温红外光谱技术，测定了在掺杂与未掺杂的不同OD-Cu样品中的CO标准吸附焓 (

)。首次建立了与C₂₊产物法拉第效率的相关性。在相同制备条件下不同元素掺杂的OD-Cu样品中，C₂₊产物的选择性随

变化呈出明显的火山型变化趋势，并在相近的

值中（1-3 kJ/mol），对应于最优的C₂₊产物选择性与最低的CO产物选择性。然而，在整体分析不同制备条件下的OD-Cu样品时，其C₂₊产物的选择性在不同

下的变化趋势变得不在明显，在相近

下，C₂₊产物法拉第效率显著离散。

在共电解¹³CO/¹²CO₂混合气的同位素标记研究表明，有利于CO₂ 向CO转化的位点（Cu_CO2）与进一步将CO转化为C₂₊产物的位点（Cu_CO）之间的位点分布比例可以作为补充描述符，以合理地解释OD-Cu样品上观察到的反应性趋势。

图2. (a-b)共电解¹³CO/¹²CO₂混合气（1:1）下不同OD-Cu样品乙烯产物的同位素分布与预期的同位素二项式分布。(c) 在电化学CO₂RR与CORR中，OD-Cu-1h样品C₂₊产物选择性随

的变化趋势。(d) 在共电解CO/CO₂混合气（1:1）与CORR下，不同OD-Cu-12h样品的乙烯产物速率。

论文信息

CO Binding Energy is an Incomplete Descriptor of Cu-Based Catalysts for the Electrochemical CO₂ Reduction Reaction

Wenqiang Gao, Yifei Xu, Haocheng Xiong, Xiaoxia Chang, Qi Lu, Bingjun Xu

北京大学化学与分子工程学院博士后高文强和博士研究生许义飞为本文章的共同第一作者。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202313798