将CO2电化学还原为多碳（C2+）燃料和化学原料是减少过量CO2排放的一种有吸引力的方法。然而，已报道的催化剂总是显示出C2+产物的法拉第效率低或长期稳定性差。基于此，北京航空航天大学宫勇吉教授（通讯作者）等人报道了一种简便且可扩展的阳极腐蚀方法来合成富氧超薄CuO纳米板阵列，该阵列在电催化过程中通过自演化形成Cu/Cu2O异质界面，得到了具有致密垂直层状Cu纳米结构的OD-Cu（oxide-derived Cu）催化剂，即DVL-Cu。在碱性溶液中，通过恒电流阳极氧化合成的CuO超薄纳米板阵列（CuO-NPs）进行原位电化学还原获得了DVL-Cu催化剂。DVL-Cu在H池中电压为0.8 V vs. RHE下的电化学CO2RR测试表明，其提供了73.6%的C2H4法拉第效率（FE）和总C2+（主要是乙烯和乙醇）FE> 80%，而在流通池中C2H4 FE达到了84.5%，以中性氯化钾（KCl）作为阴极液。此外，该催化剂在流动电池中实现了28.9%的乙烯能量效率（EEC2H4）和约55 h的稳定长期电解。实验和模拟结果表明，具有纳米结构的DVL-Cu产生了Cu/Cu2O异质界面，有效的分散电极电流密度，避免了电化学CO2RR过程中的团聚。同时，KCl电解质由于其高局部pH微环境阻碍了Cu+物质的溶解/再沉积，并在较高的过电位下抑制了氢气的析出，这有利于DVL-Cu催化剂的高选择性和稳定性。密度泛函理论（DFT）计算表明，DVL-Cu中的Cu/Cu2O界面有助于C2H4的形成，因为它们在C2H4形成途径中降低C-C二聚能。该工作提出的简便合成方法、温和的电解条件（中性电解质）和延长的电解稳定性使该材料成为未来商用CO2RR催化剂的有希望的候选者。Electrochemical CO2 reduction to ethylene by ultrathin CuO nanoplate arrays. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29428-9.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-29428-9.
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