具有可调Cu(II)/Cu(I)比例的CuO/Cu2O催化剂，用于选择性地将CO2电还原为乙酸盐

《ACS Applied Nano Materials》：CuO/Cu2O Catalyst with Adjustable Cu(II)/Cu(I) for Selective CO2 Electroreduction to Acetate

CO?电催化还原为醋酸的选择性优化研究。通过调控CuO_x催化剂中Cu(II)/Cu(I)比例至1.23，在-0.9 V电位下实现醋酸 Faradaic 效率达35.78%，且连续32小时活性保持稳定。原位ATR-SEIRAS和DFT计算表明该比例优化了*OCCOH和*OOCCH?中间体的形成能垒，抑制氢气析出副反应。

　　

将乙酸作为二氧化碳电还原反应（CO₂RR）的最终产物作为目标，是改革当前乙酸产业的一个方向。然而，在现有研究中，由于氢气的产生、C₁产物的形成或其他C₂₊产物的竞争性反应，提高乙酸的选择性非常困难，因此乙酸通常作为副产物出现。本文研究了不同Cu(II)/Cu(I)比例的CuO_x催化剂对二氧化碳电催化还原为乙酸的影响。在H型电解池中，Cu(II)/Cu(I)比例为1.23的350-CuO/Cu₂O催化剂在?0.9 V电位下，其C₂₊法拉第效率（FE_C2+）达到50.18 ± 1.45%，乙酸法拉第效率（FE_acetate）达到35.78 ± 0.42%，性能优于其他Cu(II)/Cu(I)比例的CuO_x催化剂。此外，350-CuO/Cu₂O在催化过程中保持了较高的催化性能稳定性，32小时内乙酸法拉第效率没有显著下降。原位衰减全反射表面增强红外吸收光谱（ATR-SEIRAS）和密度泛函理论计算证实，适当的Cu(II)/Cu(I)比例可以优化生成*OCCOH和*OOCCH₃关键中间体的能量障碍，从而加速二氧化碳向乙酸的转化并抑制竞争性的氢气产生反应。这项工作为基于CuO_x催化剂提高乙酸选择性的研究提供了新的见解。