基于此，韓國首爾國立大學Gun-Do Lee、大邱慶北科學技術學院Dae-Hyun Nam和韓國首爾國立大學Young-Chang Joo等人報道了一種重建免疫催化劑系統(tǒng)用于催化劑表面穩(wěn)定，其中Cu納米顆粒受到準石墨碳殼的保護。該碳殼層由CO (g) – CO₂ (g) – C (s)平衡控制的氣固反應在Cu上外延生長，具有準石墨鍵合。準石墨碳殼包覆的Cu在CO₂還原反應過程中穩(wěn)定，為合理的材料設計提供了平臺。

通過摻雜p區(qū)元素可以進一步提高C₂₊產(chǎn)物的選擇性，原因在于這些元素調(diào)節(jié)了Cu表面的電子結(jié)構及其結(jié)合特性，這會影響中間結(jié)合和CO二聚化。B改性的Cu在-0.55 V下獲得了68.1%的C₂H₄法拉第效率和44.0%的C₂H₄陰極功率轉(zhuǎn)換效率。而N改性的Cu在329.2 mA cm^-2的部分電流密度下具有82.3%的C₂₊選擇性。其中具有表面穩(wěn)定性和內(nèi)部元素摻雜的準石墨碳殼層可以實現(xiàn)穩(wěn)定的CO₂到C₂H₄?轉(zhuǎn)換超過180小時，并允許電催化劑在可再生能源轉(zhuǎn)換中的實際應用。研究人員也通過實驗和DFT計算的結(jié)合揭示了B和N摻雜的放大效應。這一發(fā)現(xiàn)為獲得表面穩(wěn)定催化劑以促進CO₂RR提高多碳產(chǎn)物選擇性提供了新方法。

Quasi-graphitic carbon shell-induced Cu confinement promotes electrocatalytic CO₂?reduction toward C₂₊ products. Nat. Commun., 2021.

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24105-9