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电化学二氧化碳（CO2）制乙醇面临生成乙烯的竞争挑战。研究人员开展用N,N,N′,N′ - 四甲基乙二胺（TMe）修饰铜纳米线的研究，使 TMe - Cu 催化剂在特定条件下展现高乙醇法拉第效率，揭示反应机制，为多碳醇合成提供新策略。
利用可再生能源将二氧化碳（
CO2）进行电催化转化，制备高价值化学品，是应对全球能源挑战和实现环境可持续发展的一条极具前景的策略。乙醇作为一种能量密度较高的燃料，优势明显，但在其电化学合成过程中实现高选择性却颇具挑战。
在这项研究中，科研人员通过合理设计N,N,N′,N′ - 四甲基乙二胺（TMe）修饰的铜（Cu）纳米线催化剂，在二氧化碳制乙醇的转化方面取得了突破性进展。研究强调了精准构建的界面环境在引导二氧化碳电还原路径向生成乙醇方向转变的关键作用。
研究人员制备出 TMe 修饰的 Cu 纳米线阵列电极，实现了高效的电催化二氧化碳向乙醇的转化。TMe 修饰营造出一种独特的亲气疏水界面环境，经实验和计算分析表明，这种环境能促进二氧化碳的吸附，增加CO 中间体在 Cu 活性位点上的覆盖率。通过原位光谱研究和对照实验，明确了乙醇的生成路径，涉及不对称的CO - CHx（x = 2,3）偶联，随后OCH2CH3发生还原反应，且该过程完全抑制了乙烯的生成。在 H 型电解池中，TMe - Cu 催化剂在相对于可逆氢电极（RHE）为 - 0.97 V 的电压下，乙醇的法拉第效率可达约 58.8%。将该催化剂应用于碱性流动电解槽中，乙醇的部分电流密度达到 - 216.2 mA cm-2 。
这项工作不仅深化了对反应动力学机制的理解，还为通过微环境调控开发下一代电催化系统提供了广泛的理论指导，为从二氧化碳出发实现可持续的多碳醇合成提供了极具前景的方法。
