（文章來源：科技報告與資訊）
從可再生能源中獲得的電能可用于將二氧化碳(CO2)和水分子中的鍵重新排列成復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，然后燃燒產(chǎn)生新的能量和CO2，最終實現(xiàn)碳循環(huán)。銅是一種催化材料，已被發(fā)現(xiàn)有希望實現(xiàn)這一過程并促進(jìn)二氧化碳電誘導(dǎo)反應(yīng)（CO2RR）。

當(dāng)試圖了解控制CO2RRRR反應(yīng)的參數(shù)時，有兩個關(guān)鍵因素是輪廓分明的表面結(jié)構(gòu)和已知的材料組成。過去的理論和實驗研究表明，生成乙烯的C-C偶聯(lián)途徑在Cu(100)表面上受到青睞。最近，研究人員注意到Cuδ+和亞表面氧對生成C2-C3烴和醇的關(guān)鍵催化作用。然而，到目前為止，在CO2電誘導(dǎo)反應(yīng)(CO2RR)發(fā)生所需的條件下穩(wěn)定銅的作用被證明是非常具有挑戰(zhàn)性的。

柏林Max-Plank協(xié)會下屬的Fritz-Haber研究所的研究人員開展了一項研究，目的是穩(wěn)定銅在1+氧化狀態(tài)下的Cu(I)，以更好地了解其在CO2RR反應(yīng)中的作用。在最近發(fā)表在《Nature Energy》雜志上的一篇論文中，他們報告了通過調(diào)整Cu(I)催化劑的結(jié)構(gòu)和氧化狀態(tài)，提高了利用銅生產(chǎn)乙醇的效率。

"到目前為止，Cu(I)在CO2還原條件下的穩(wěn)定化被證明是非常困難的，"進(jìn)行這項研究的研究人員之一Beatriz Roldan Cuenya說。"我們研究的主要目標(biāo)是能夠生成Cu(I)，并將其瞬時穩(wěn)定在一個定義良好的表面，然后研究它們對CO2還原產(chǎn)物選擇性的影響。"在他們的研究中，Roldan Cuenya和她的同事們利用一種稱為脈沖電解的技術(shù)對銅催化劑的結(jié)構(gòu)和氧化狀態(tài)進(jìn)行了調(diào)整。這項技術(shù)使他們能夠設(shè)計出一種脈沖電勢序列，從而在CO2RR反應(yīng)過程中同時調(diào)整銅催化劑的表面結(jié)構(gòu)和成分。

研究人員監(jiān)測了催化劑的結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)狀態(tài)的變化。這最終導(dǎo)致了關(guān)于銅催化劑通過CO2RR反應(yīng)生成碳?xì)浠衔锏臋C(jī)制的有趣新發(fā)現(xiàn)。

"我們的研究結(jié)果表明，（100）域、缺陷位點和表面Cu2O的組合是增強(qiáng)CO2RR反應(yīng)途徑導(dǎo)致C2+產(chǎn)物的最佳配置，"Roldan Cuenya解釋道。"特別是，乙醇選擇性的提高可能與Cu(I)和Cu0的共存有關(guān)，而乙烯產(chǎn)率則由Cu(100)域的長度主導(dǎo)。"該研究小組最近進(jìn)行的研究收集了一些有趣的新發(fā)現(xiàn)，為銅催化劑在促進(jìn)CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化中的作用提供了一些啟示。未來，Roldan Cuenya和她的同事們所使用的技術(shù)可以用來調(diào)整具有約束性的表面結(jié)構(gòu)和成分的電化學(xué)界面，使其能夠選擇性地生產(chǎn)C2產(chǎn)物。

"在我們接下來的研究中，想探索Cu(I)的連續(xù)再生對其他表面取向的影響，并最終將這種脈沖協(xié)議應(yīng)用到其他納米顆粒系統(tǒng)中，目的是在真正的電解器中得到更多的實際應(yīng)用，"Roldan Cuenya說。
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