铜双金属催化剂在CO2电还原过程中的动态重构机制与产物选择性调控

本期推荐：研究人员针对CO2电还原反应（CO2RR）中催化剂活性位点动态变化的关键科学问题，通过研究Cu-X（X=Ag/Fe/Zn/Pd）双金属体系，揭示了氧亲和性与原子混溶性主导的选择性溶解-再沉积规律，发现CO2RR中间体可打破氧亲和性规则，实现Cu的选择性重构，进而调控乙烯/乙醇和C1/C2产物的选择性，为设计动态稳定催化剂提供了新范式。

　　

在二氧化碳电化学还原(CO₂RR)的舞台上，铜基双金属催化剂正在上演一场神奇的"变形记"。科学家们通过高精度的显微分析技术，捕捉到铜(Cu)与银(Ag)、铁(Fe)、锌(Zn)、钯(Pd)等搭档金属(X)在反应过程中的动态重构行为。

这场原子级别的"舞蹈"遵循着两个关键规则：金属间的氧亲和性(oxophilicity)和原子混溶性(miscibility)。有趣的是，当CO₂RR的中间体加入这场"舞会"时，它们会改变原有的"舞步"——打破氧亲和性主导的溶解规律，促使铜原子进行选择性溶解并重新沉积。这种精妙的原子重组直接影响了反应过程中的"分子接力赛"(spillover)，最终决定了产物选择的"分岔路口"：是生成更有价值的乙烯/乙醇，还是停留在简单的C₁产物阶段。

通过气体扩散电极的横截面显微分析，研究团队发现催化剂表面状态就像"金属拼图"，其重构模式完全取决于铜与搭档金属的原子混溶特性。更令人振奋的是，这项研究不仅揭示了催化剂动态变化的底层逻辑，还开发出控制这种重构动态的新方法，为设计"越用越高效"的智能催化剂提供了理论蓝图。

这些发现犹如为电催化领域点亮了一盏明灯，指引着科学家们设计出能在反应过程中自主优化活性位点的"变形金刚"催化剂，让CO₂转化技术向着更高选择性和更稳定的方向迈进。