氧亲和力调控铜合金催化剂实现CO–CHx交叉偶联高效电合成乙醇

研究人员通过设计氧亲和力调控的铜合金催化剂，突破传统CO二聚路径的限制，实现CO高效电还原制乙醇。该研究采用铅掺杂铜催化剂（Pb-Cu），通过促进OCHx的C–O键断裂和CO–*CHx交叉偶联，使乙醇生产的全电池能效达22%、碳效率达50%，较现有技术提升7倍，为可再生能源转化提供新策略。

　　

这项突破性研究揭示了如何通过精准调控催化剂的氧亲和力来改写一氧化碳(CO)电还原的反应路径。传统铜基催化剂通常走CO二聚化(*CO dimerization)路线生成乙烯，而研究团队巧妙地在铜中掺入p区元素铅(Pb)，构建出新型铜铅合金(Cu-Pb)催化剂。

理论计算显示，铅的加入显著增强了OCH_x中间体中C–O键的断裂能力——这是实现CO与CH_x物种交叉偶联(CO–CH_x cross-coupling)的关键步骤。原位光谱观测证实，铅不仅加速了OCH_x的生成，还大幅提高了催化剂表面CH_x的覆盖度，为后续偶联反应创造了有利条件。

这种"分子手术刀"般的精准调控，使得该体系在连续运行200小时后，仍能保持22%的全电池能量效率(Full-cell energy efficiency)和50%的碳效率(Carbon efficiency)——较现有最佳水平提升达7倍。密度泛函理论(DFT)计算与实验结果的完美吻合，为设计新一代电催化剂提供了重要理论指导。这项研究不仅为可再生能源转化开辟了新途径，更展示了通过原子级调控改变反应选择性的巨大潜力。