将二氧化碳电化学还原（CO₂ER）为高能量密度的燃料和原料是储存可持续能源和解决气候问题的重要途径。然而，由于C-C偶联的低可控性，有效开发将二氧化碳电催化还原成高选择性C₂₊产品的催化剂仍然是一个挑战。近日，中国科学技术大学的熊宇杰教授和安徽师范大学的吴正翠教授、盛天副教授合作，提出了一种新的策略：将K⁺离子掺杂进入Cu₂Se纳米片阵列，用于调控CO₂ER中Cu位点和反应中间体之间的相互作用，从而实现高选择性地产生乙醇。

该工作利用一步液相法在泡沫铜基底上成功制备出暴露(110)晶面的K⁺掺杂Cu₂Se纳米片阵列结构。在−0.4 V到−1.2 V电压范围内的应用电压测试表明K⁺掺杂Cu₂Se和Cu₂Se液相产物均为单一的液体乙醇，气相产物为CO和H₂。正如所预期的那样，在相同电压下K⁺掺杂Cu₂Se乙醇产物的法拉第效率显著高于Cu₂Se。不同K⁺掺杂含量的样品中适中掺杂量的K11.2%-Cu₂Se提供的乙醇法拉第效率最高，并随应用电压变化呈现出火山式的关系。说明K+掺杂能够显著促进Cu₂Se在CO₂ER生成乙醇的选择性，而适中的K+掺杂量具有最高的催化性能。

时间依赖的漫反射傅里叶变换红外谱揭示在起初的反应阶段Cu₂Se上*OH吸附增强而*COB吸附减弱，说明增进HER并抑制CO₂ER。而K⁺掺杂Cu₂Se展现了非常不同的行为，在反应起始阶段*COL和*COB蓝移而*OH红移，表明*COL和*COB吸附增强而*OH吸附减弱，这会促进CO₂ER并抑制HER。*COL和*COB的协同有利于C-C偶联朝着目标产物进行。因此，K⁺掺杂最终实现CO₂ER高选择性地产生乙醇。    

同时，DFT计算表明K⁺掺杂Cu₂Se表面有利于*COOH形成和C-O键断裂过程。*CO的初始加氢更倾向于产生*CHO而不是*COH。对于C₂产生过程，在*CO低覆盖度时，稳定的*COB是催化剂表面占主导的吸附构型，*COB氢化产生*CHO。当*CO覆盖度增加，*CO采用*COL吸附形式与邻近Cu位上的*CHO发生C-C偶联。K⁺掺杂Cu₂Se增进了*CHO周围*COL的吸附。随后，*CHO与*COLC-C偶联产生*COCHO*。最后，催化剂表面上形成稳定的CH₃CH₂O*中间体。另外，DFT计算表明部分还原的Cu₂Se和K⁺掺杂Cu₂Se在CO₂ER中尽管计算结果看上去Cu(0)位有利于CO₂ER，但HER也显著增加，导致产物选择性问题，表明阻止Cu(I)还原为Cu(0)对于获得乙醇产物的高选择性十分必要。

该工作中设计了位于泡沫铜基底上的K⁺掺杂Cu₂Se纳米片阵列结构用于高选择性CO₂ER生成单一液体产物乙醇。暴露的 (220) 晶面赋予催化剂表面关键的桥式*COB中间体的吸附。K⁺掺杂促进线式*COL和桥式*COB中间体在催化剂表面的吸附，增进随后的C-C偶联生成乙醇。通过K⁺掺杂在CO₂ER中保护了Cu(I)位实现了CO₂ER生成乙醇的促进作用。该工作提出了一条设计具有高产物选择性的多质子耦合电子转移反应催化剂的合理策略。

将二氧化碳电化学还原（CO₂ER）为高能量密度的燃料和原料是储存可持续能源和解决气候问题的重要途径。然而，由于C-C偶联的低可控性，有效开发将二氧化碳电催化还原成高选择性C₂₊产品的催化剂仍然是一个挑战。近日，中国科学技术大学的熊宇杰教授和安徽师范大学的吴正翠教授、盛天副教授合作，提出了一种新的策略：将K⁺离子掺杂进入Cu₂Se纳米片阵列，用于调控CO₂ER中Cu位点和反应中间体之间的相互作用，从而实现高选择性地产生乙醇。

该工作利用一步液相法在泡沫铜基底上成功制备出暴露(110)晶面的K⁺掺杂Cu₂Se纳米片阵列结构。在−0.4 V到−1.2 V电压范围内的应用电压测试表明K⁺掺杂Cu₂Se和Cu₂Se液相产物均为单一的液体乙醇，气相产物为CO和H₂。正如所预期的那样，在相同电压下K⁺掺杂Cu₂Se乙醇产物的法拉第效率显著高于Cu₂Se。不同K⁺掺杂含量的样品中适中掺杂量的K11.2%-Cu₂Se提供的乙醇法拉第效率最高，并随应用电压变化呈现出火山式的关系。说明K+掺杂能够显著促进Cu₂Se在CO₂ER生成乙醇的选择性，而适中的K+掺杂量具有最高的催化性能。

时间依赖的漫反射傅里叶变换红外谱揭示在起初的反应阶段Cu₂Se上*OH吸附增强而*COB吸附减弱，说明增进HER并抑制CO₂ER。而K⁺掺杂Cu₂Se展现了非常不同的行为，在反应起始阶段*COL和*COB蓝移而*OH红移，表明*COL和*COB吸附增强而*OH吸附减弱，这会促进CO₂ER并抑制HER。*COL和*COB的协同有利于C-C偶联朝着目标产物进行。因此，K⁺掺杂最终实现CO₂ER高选择性地产生乙醇。    

同时，DFT计算表明K⁺掺杂Cu₂Se表面有利于*COOH形成和C-O键断裂过程。*CO的初始加氢更倾向于产生*CHO而不是*COH。对于C₂产生过程，在*CO低覆盖度时，稳定的*COB是催化剂表面占主导的吸附构型，*COB氢化产生*CHO。当*CO覆盖度增加，*CO采用*COL吸附形式与邻近Cu位上的*CHO发生C-C偶联。K⁺掺杂Cu₂Se增进了*CHO周围*COL的吸附。随后，*CHO与*COLC-C偶联产生*COCHO*。最后，催化剂表面上形成稳定的CH₃CH₂O*中间体。另外，DFT计算表明部分还原的Cu₂Se和K⁺掺杂Cu₂Se在CO₂ER中尽管计算结果看上去Cu(0)位有利于CO₂ER，但HER也显著增加，导致产物选择性问题，表明阻止Cu(I)还原为Cu(0)对于获得乙醇产物的高选择性十分必要。

该工作中设计了位于泡沫铜基底上的K⁺掺杂Cu₂Se纳米片阵列结构用于高选择性CO₂ER生成单一液体产物乙醇。暴露的 (220) 晶面赋予催化剂表面关键的桥式*COB中间体的吸附。K⁺掺杂促进线式*COL和桥式*COB中间体在催化剂表面的吸附，增进随后的C-C偶联生成乙醇。通过K⁺掺杂在CO₂ER中保护了Cu(I)位实现了CO₂ER生成乙醇的促进作用。该工作提出了一条设计具有高产物选择性的多质子耦合电子转移反应催化剂的合理策略。