在二氧化碳还原过程中对一氧化碳（CO）和二氧化碳分子中的碳二离子（C2+）实现精准选择性：对电催化剂动态演化的深入理解

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Tailored Selectivity for CO and C2+ in CO2 Reduction: Insights into the Dynamic Evolution of Electrocatalysts

电催化二氧化碳还原中氟掺杂铜催化剂的动态表面重构调控了CO和C2+选择性，揭示了结构演变与催化性能的关联。

　　

图形摘要

在电化学CO₂还原过程中，氟作为杂原子被引入以调节基于铜的预催化剂的结构。动态的表面重构和未配位的晶界形成决定了真正的催化位点，并影响CO和C₂₊产物的选择性。这为催化剂设计提供了一种策略，并为高效的CO₂转化为化学品提供了理论依据。

摘要

在电化学CO₂还原（eCO₂R）过程中控制产物选择性对于高效转化CO₂至关重要。然而，基于铜的催化剂在操作过程中的动态结构变化使得对其反应机理的理解变得复杂。在这里，我们研究了不同掺杂水平的氟改性铜预催化剂，并揭示了它们的结构演变如何影响eCO₂R的活性和选择性。通过原位光谱表征和理论模拟，我们发现氟在电解过程中会迅速释放，将Cu²⁺前体转化为具有不同局部结构的金属Cu?。Cu-F-4的配位数最低，表现出较高的eCO₂R活性，在?0.45 V时CO的法拉第效率（FE_CO）为81%。相比之下，富含晶界和Cu(100)面的Cu-F-1在?0.65 V时实现了80%的FE_C2+。局部pH值、*OH覆盖率和*CO结合能的差异进一步调节了催化路径。我们的发现强调了动态催化剂重构在引导产物选择性方面的重要性，并为推进CO₂转化为化学品提供了设计原则。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。