催化剂表面局部调控实现高效稳定CO2还原

主要观点总结

本文研究了电催化CO2还原的反应微环境调控，针对选择性差、稳定性低和电流密度不足等问题，通过控制局部H2O/CO2比例，实现了高效的CO2转化。研究采用商业化铜粉作为模型催化剂，利用疏水性聚合物提高催化层稳定性，并通过多物理场模型指导反应机制。在−2 A cm-2的高电流密度下，C2+产物选择性超过87%，且反应稳定性极佳。研究成果发表在《Nature Communications》上。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及挑战

电催化CO2还原是一种绿色方法，但面临选择性、稳定性和电流密度等问题。研究主要集中在电催化剂开发，对反应微环境调控研究较少。

关键观点2: 研究方法和策略

通过控制局部H2O/CO2比例，利用聚合物的物理化学性质实现高效的CO2还原。使用商业化铜粉作为模型催化剂，并利用疏水性聚合物提高催化层稳定性。通过多物理场模型指导反应机制和性能。

关键观点3: 重要成果

在−2 A cm-2的高电流密度下，C2+产物选择性超过87%，且反应稳定性极佳，能在−0.2 A cm-2条件下稳定运行150小时，−1 A cm-2条件下稳定运行10小时。

关键观点4: 研究应用

该研究在CO2电化学还原领域具有广泛的应用前景，有助于提高电催化CO2还原的选择性、稳定性和电流密度，对实现高效的CO2转化具有重要意义。

文章预览

电催化CO2还原是一种将CO2转化为有价值化学品的绿色方法，但面临选择性差、稳定性低和电流密度不足等挑战。现有研究主要集中在电催化剂开发方面，对反应微环境环境调控研究较少。此外，利用疏水性聚合物提高催化层稳定性被认为能有效提高C2+产物的选择性，但是具体影响机理还没有统一结论。 新加坡国立大学汪磊教授通过控制局部H2O/CO2比例，实现了高效且稳定的CO2电化学还原反应。研究发现，通过聚合物本身的物理化学性质可以实现催化剂表面H2O/CO2比例的调控，从而显著提高电催化CO2到C2+产物的选择性和稳定性，实现高效的CO2转化。研究人员首先寻找了四种不同的商业化疏水聚合物对商业化铜（Cu）粉进行修饰，并使用流动池反应器评估这些聚合物/Cu电子气体扩散电极（GDE）的电化学还原反应，进而探究疏水性对反应的影响。发现C2+选 ………………………………