華東理工大學材料科學與工程學院副教授劉鵬飛、副教授袁海洋、教授楊化桂團隊，以氧化銅（CuO）納米片為模型材料，探究了厚度對氧化物衍生銅（OD-Cu）殘余氧的影響，為設計高效OD-Cu催化劑以實現二氧化碳（CO2）電還原制取多碳產物提供了重要理論依據，同時揭示了氧保留效應在CO2電還原反應過程對催化性能的影響機制。相關研究近日發表于《德國應用化學》。
電化學CO2轉化制取綠色燃料和化學品，為緩解間歇性可再生能源存儲提供了一種具有前景的解決方案，目前已有大量催化材料被開發用于將CO2轉化為高附加值產物。銅基材料因其催化活性和選擇性可調的結構特性，被廣泛視為選擇性制取多碳產物（C2+）的主要催化材料體系。在眾多銅基催化劑中，OD-Cu因其對高價值C2+產物的優異選擇性脫穎而出。
研究團隊發現，當CuO納米片厚度降至1.6 nm時，氧保留能力顯著增強，在300-700 mA/cm2的寬電流密度范圍內實現了約80%的C2+產物法拉第效率，并在700 mA/cm2條件下達到84.6%的C2+產物選擇性峰值。
機制研究表明，隨著氧脫除層數增加，工況還原過程中Cu-CuO結構的底層氧原子難以向外部擴散，這種特性有效促進了*CHO中間體形成以及后續的*OC-CHO偶聯反應，進而提升了C2+產物選擇性。重構堆疊的Cu-CuO納米片結構具有強氧保留能力和易再氧化的金屬銅位點，這種協同效應優化了OH-吸附和*CO富集，顯著促進了C2+產物生成。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202423889
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