可再生電力驅(qū)動(dòng)的電化學(xué)CO2還原反應(yīng)(CO2RR)是實(shí)現(xiàn)CO2利用和可持續(xù)、有價(jià)值的化工生產(chǎn)的有效途徑。通過開發(fā)具有獨(dú)特幾何和電子特征的高效Cu基催化劑，已經(jīng)產(chǎn)生了多種C1和多碳(C2+)化學(xué)品。

其中，乙醇由于其高能量密度和持續(xù)的全球需求，因此將CO2電還原為乙醇引起了人們極大的興趣。然而，由于C-C偶聯(lián)反應(yīng)的緩慢動(dòng)力學(xué)和一系列中間體的存在，導(dǎo)致目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性較低，限制了電化學(xué)CO2還原為乙醇的實(shí)際應(yīng)用。因此，有必要設(shè)計(jì)新型電催化劑以在相應(yīng)的工業(yè)電流密度下提高乙醇的選擇性。

近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所韓布興和孫曉甫等結(jié)合密度泛函理論(DFT)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)Lewis酸金屬Al的引入可以調(diào)節(jié)Cu基催化劑(Al-Cu/Cu2O)的親氧性，從而促進(jìn)CO2電還原為C2+醇。具體而言，理論計(jì)算表明，Lewis酸金屬Al的摻雜可以調(diào)制Cu位點(diǎn)上的C-O鍵(抑制)和Cu-C(促進(jìn))鍵的斷裂，從而穩(wěn)定了含氧中間體*OC2H5，從而促進(jìn)反應(yīng)優(yōu)先選擇乙醇途徑。

因此，在流動(dòng)池中，所制備的Al-Cu/Cu2O催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的C2+產(chǎn)物選擇性(84.5%)，其中C2+醇的法拉第效率高達(dá)55.2%；并且C2+醇部分電流密度和產(chǎn)率分別為354.2 mA cm?2和1066.8 μmol cm?2 h?1。

根據(jù)Al摻雜有助于調(diào)節(jié)Cu基催化劑表面的親氧性，從而提高乙醇的選擇性，研究人員利用其他Lewis酸中心，采用相似的合成方法制備了Ga和Mg-改性的銅基催化劑(Ga-Cu/Cu2O和Mg-Cu/Cu2O)。

一系列表征證實(shí)Ga-Cu/Cu2O和Mg-Cu/Cu2O呈現(xiàn)相似的結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征，并且Cu0和Cu+物種共存，表明Lewis酸位點(diǎn)有利于穩(wěn)定Cu+物種。 此外，電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示，與純Cu/Cu2O相比，Ga-Cu/Cu2O和Mg-Cu/Cu2O對(duì)C2+醇表現(xiàn)出更高的選擇性；并且與未摻雜的Cu相比，醇與乙烯的比率顯著增加。因此，通過引入Lewis中心來調(diào)節(jié)Cu基催化劑的親氧性是提高CO2電解產(chǎn)C2+醇的普遍策略。

Oxophilicity-Controlled CO2 Electroreduction to C2+ Alcohols over Lewis Acid Metal-Doped Cuδ+ Catalysts. Journal of the American Chemical Society, 2023. DOI: 10.1021/jacs.3c06697