乙烯是一种工业上需求很高的化学原料。通过直接电解CO2来生产高价值的二碳（C2）产品，如乙烯，已被广泛研究。而用廉价的工业CO代替CO2高效地电催化转化为高价值的乙烯可以避免CO2在碱性电解槽中形成碳酸盐，从而克服原料利用和稳定性方面的问题。然而，通过CO还原反应（CORR）进行的乙烯电合成存在选择性和能量效率低等问题。近日，加拿大多伦多大学David Sinton，Edward H. Sargent等在电流密度高于100 mA cm-2的情况下，在铜催化剂上实现了高效电催化CO还原生产乙烯。研究发现，该系统在各种CO浓度范围内都表现出良好的性能。在高电流密度下，将CO的利用率降低至CO的质量迁移极限时，乙烯的选择性会提高。密度泛函理论计算揭示铜上的CO覆盖率如何影响乙烯与含氧化合物的反应途径：较低的CO覆盖率可稳定与乙烯相关的中间体，而较高的CO覆盖率则有利于含氧化合物的形成。作者进一步研究了局部CO与乙烯选择性之间的联系。然后，通过调整CO浓度和反应速率，控制局部CO的可用性，作者实现了72％的乙烯法拉第效率和> 800 mA cm-2的部分电流密度。整个系统为乙烯生产提供的半电池能效为44％。
Jun Li, Ziyun Wang, Edward H. Sargent,* David Sinton*, et al. Constraining CO coverage on copper promotes high-efficiency ethylene electroproduction. Nat. Catal., 2019
DOI: 10.1038/s41929-019-0380-x
