亚纳米尺度Cu簇的原子配位工程：用于选择性CO2电还原为多元醇

电化学转化CO2为C2+醇需精准调控中间体键能，Cu/SNC催化剂通过S和N配位协同降低CO活化能并削弱Cu-O键，增强C-O键稳定，使C2+醇选择性达59.1%，醇/乙烯比7.21。

　　

摘要

将二氧化碳（CO₂）电化学转化为多碳（C₂₊）醇类仍然是一个重大挑战，因为存在竞争性的乙烯生成路径。精确调节关键中间体的键能对于决定产物是醇类还是乙烯至关重要。在本研究中，我们证明了含有硫（S）和氮（N）配位的亚纳米级铜簇（Cu/SNC）能够有针对性地调节多个关键中间体（*CO 和 *OCHCH₂）的键能（Cu─C、C─O 和 Cu─O），从而优先生成 C₂₊ 醇类而非乙烯。值得注意的是，Cu/SNC 的 C₂₊ 醇类选择性达到了 59.1%，醇类与乙烯的比值为 7.21，这一比例是没有硫和氮配位时的 19 倍。机理研究表明，氮和硫掺杂剂分别促进了二氧化碳的活化，并降低了 *CO 的吸附能垒，协同作用引导了不对称的 C─C 结合路径，从而促进了 C₂₊ 物种的生成。此外，氮和硫的共配位还能够精确调节含氧中间体的吸附行为。这种电子结构的改变削弱了 Cu─O 相互作用，同时增强了 C─O 键，从而优先稳定了生成醇类的路径。这项工作为精确调控二氧化碳电还原为 C₂₊ 醇类的反应路径提供了理论基础。

图形摘要

精确控制二氧化碳向 C₂₊ 醇类的转化路径仍然是一个关键挑战。在本研究中，我们证明了通过调控亚纳米级铜簇的配位方式，可以有效调节关键中间体（*CO 和 *OCHCH₂）中的键能（Cu─C、C─O 和 Cu─O）。这一策略成功地将产物分布从乙烯主导转变为 C₂₊ 醇类为主，实现了高达 7.21 的醇类与乙烯的比值。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。