通讯作者：汪国雄

通讯单位：中国科学院大连化学物理研究所

Cu基催化剂电化学CO2还原反应(CO2RR)在将CO2转化为多碳燃料和化学品方面具有广阔的应用前景。

基于此，中国科学院大连化学物理研究所汪国雄研究员通过固相反应合成方法，开发了重构的Cu2P2O7催化剂用于CO2RR。该催化剂是一种高效的CO2RR催化剂。

图1. (a)重构的Cu2P2O7、(b) CuO和(c) CuO-800电极的法拉第效率和j-V曲线与外加电流密度的关系;在(d)重构的Cu2P2O7、(e) CuO和(f)CuO-800电极上C2+产物的法拉第效率和偏电流密度与外加电流密度的函数关系。

相关工作以“A reconstructed Cu2P2O7 catalyst for selective CO2 electroreduction to multicarbon products”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。

图2. CO2RR后重构的Cu2P2O7催化剂的(a) SEM，(b) HADDF-STEM，(c)HRTEM图像。CO2RR前后Cu2P2O7电极的(c)P 2p，(d) Cu LMM XPS光谱。(e)在0.8 V vs RHE下，Cu2P2O7电极的Cu K边XANES的原位光谱。

要点1. 研究人员将A2M2O7结构引入铜基催化剂中。在CO2RR条件下，Cu2P2O7催化剂经电化学还原为金属Cu，其结构发生了显著的从晶粒团聚到高孔结构的演变。

要点2. 在350 mA cm-2的电流密度下，重构的Cu2P2O7催化剂对C2+产物的法拉第效率达到73.6%，乙烯Faradaic效率达到39.8%。C2+产物的法拉第效率和部分电流密度均显著高于CuO催化剂。

要点3. 原位拉曼光谱和密度泛函理论（DFT）计算结果表明，重构的多孔Cu2P2O7催化剂具有较高的电化学活性表面积、丰富的缺陷和低配位位点。桥式和顶式构型的CO在有缺陷和低配位的Cu上的吸附显著提高。从而降低了C2+产物C-C偶联反应的能垒。

本研究提出了一种电化学原位重建方法，用于开发C2+产物的高效CO2RR催化剂。

图3.CO2RR过程中不同电流密度下的原位拉曼光谱结果。(a, b)重构的Cu2P2O7电极和(d,e) CuO-800电极(拉曼位移在320~650 cm-1之间)的氧化铜区;(c)重构的Cu2P2O7电极和(f) CuO-800电极的CO区(拉曼位移在1600~2200 cm-1之间)。

图4. CO吸附在(a,b)Cu(111)和(c,d)Cu(111)上的构型存在缺陷。(e)在有缺陷的Cu(111)上，*CO加氢生成*CHO以及随后的CO桥桥吸附构型和桥顶吸附构型二聚生成*COCHO的反应能图。为了清晰起见，只显示了最上面的两个Cu层。

链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202114238