商业铜催化剂中Cu(100)晶界诱导的不对称C-C耦合路径解锁：高效持久CO电还原新策略

（编辑推荐）本研究通过对比三种商用铜基催化剂（Cu/CuO/Cu2O）在膜电极组件（MEA）电解槽中的CO电还原（CORR）性能，首次在均质传质条件下揭示Cu(100)晶界主导的不对称C-C耦合路径（CO+CHO→C2+）是生成多碳产物的关键机制，其C2+法拉第效率（FE）达86.7%且稳定性超110小时，为电催化体系晶面-晶界协同效应研究提供新范式。

　　

Highlight

铜基催化剂在电催化CO₂/CO还原反应（CO₍₂₎RR）中展现生成高附加值C₂₊产物的巨大潜力，但运行中的结构重构使得本征活性位点鉴定困难。本研究选取三种商用铜催化剂（Cu/CuO/Cu₂O），在膜电极组件（MEA）电解槽中揭示：仅金属Cu能最大限度抑制析氢反应（HER），在500 mA cm^–2电流密度下实现C₂₊产物86.7%的法拉第效率（FE），并在200 mA cm^–2下稳定运行110小时。

Conclusions

综上，我们在均质传质条件下系统评估了三种商用铜催化剂（Cu/CuO/Cu₂O）的CO电解性能。其中金属Cu在100–500 mA cm^–2电流范围内C₂₊产物FE超过85%，并在200 mA cm^–2下保持87.66 ± 0.80%的FE超过110小时。通过高分辨透射电镜（HRTEM）、OH^–吸附实验、原位红外光谱（ATR-SEIRAS）和密度泛函理论（DFT）计算，证实Cu(100)晶界主导的CO与CHO不对称C-C耦合路径是生成C₂₊产物的最优途径。该发现为电催化体系中晶面与晶界的协同机制提供了新认知。

（注：翻译部分严格保留原文技术细节，如*CHO表示吸附态CHO中间体，C₂₊指碳数≥2的产物，专业术语均标注英文缩写并保持上下标格式）