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在二氧化碳電化學(xué)還原反應(yīng)（eCO₂RR）中，高活性和高選擇性地產(chǎn)生增值多碳（C₂₊）產(chǎn)物的電催化劑是碳中和技術(shù)實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化的決定性因素?；诖?，西安交通大學(xué)沈少華教授教授（通訊作者）等人通過銅箔的電化學(xué)/濕化學(xué)碘化和隨后的原位電化學(xué)還原反應(yīng)制備了兩種碘化物衍生的銅（ID-Cu）電催化劑（E-ID-Cu和W-ID-Cu）。與電拋光銅（EP-Cu）相比，E-ID-Cu和W-ID-Cu都能產(chǎn)生高選擇性的多碳（C₂₊）產(chǎn)物，這歸因于它們具有高缺陷密度和高表面粗糙度的局域幾何特征。

?西交大AEM：局域幾何構(gòu)型決定了碘化銅對(duì)電化學(xué)CO2還原的選擇性

DFT計(jì)算結(jié)果表明，ID-Cu中的高缺陷密度和高表面粗糙度都可以通過提高d帶中心來改善Cu位點(diǎn)的*CO吸附，從而促進(jìn)C-C耦合進(jìn)一步生成C₂₊產(chǎn)物。本文進(jìn)一步研究了EP-Cu、E-ID-Cu和W-ID-Cu表面上eCO₂RR的反應(yīng)路徑，其中C₂₊路徑的速率決定步驟（RDS）為*CO+*CO→*OCCO。E-ID-Cu (ΔG_f = 0.66 eV)和W-ID-Cu (ΔG_f = 0.49 eV)的RDS能壘比EP-Cu (ΔG_f = 0.83 eV)更低，表明C₂₊更容易在ID-Cu上生成，通過改變局域幾何構(gòu)型可以促進(jìn)C-C偶聯(lián)。

本文基于理論計(jì)算結(jié)果揭示了eCO₂RR反應(yīng)機(jī)理的產(chǎn)物選擇性。（1）對(duì)于具有低缺陷密度的EP-Cu，低覆蓋率的*CO更傾向于加氫生成*CHO進(jìn)一步生成CH₄；（2）對(duì)于具有高缺陷密度的E-ID-Cu，*CO更傾向于二聚生成C₂₊，較高的表面粗糙度（R_f = 10.34）將極大地抑制CH₄的選擇性生成；（3）對(duì)于W-ID-Cu，極高的表面粗糙度（R_f = 88.34）可能導(dǎo)致CH₄的生成被完全抑制，高表面粗糙度將提供豐富的表面活性中心，從而產(chǎn)生C₂₊。

Localized Geometry Determined Selectivity of Iodide-Derived Copper for Electrochemical CO₂ Reduction. Adv. Energy Mater., 2023, DOI: 10.1002/aenm.202203896.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202203896.

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