酚醌转化激活的独特桥连*OCHO路径:Cu(OH)2表面高效选择性电还原CO2制甲酸盐

【字体: 时间:2025年09月02日 来源:Advanced Functional Materials 19

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  研究人员通过锚定酚类化合物HHTP于Cu(OH)2表面,构建CuHHTP/Cu(OH)2催化剂,利用酚-醌动态转化调控CO2吸附构型,成功实现CO2电还原(CO2RR)中甲酸盐(HCOOH)的高选择性合成(法拉第效率达88.8%)。该研究为铜基催化剂反应路径精准调控提供了新策略。

  

铜基电催化剂在二氧化碳还原反应(CO2RR)中因其对单一产物的卓越选择性备受关注,但精准控制反应路径并抑制副产物仍是关键挑战。最新研究巧妙地将酚类2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯(HHTP)锚定在Cu(OH)2表面,构建出CuHHTP/Cu(OH)2催化剂体系。

有趣的是,催化剂表面的酚类会转化为醌式结构,这种动态氧化还原行为如同"电子抽水泵",使铜位点电荷密度降低,更易与电负性氧原子结合。这种变化促使反应选择性地形成对称双齿桥连的OCHO中间体,而非传统COOH路径。原位红外光谱和理论计算共同揭示了*OCHO路径的热力学优势。

在-1.4 V(vs RHE)电压下,该催化剂可实现65.6 mA cm-2的电流密度,甲酸盐选择性高达88.8%,并能稳定运行66小时。这项研究开创性地利用分子间转化调控铜催化剂电子结构,为设计高选择性CO2RR催化剂提供了全新思路。

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