由于水电解可以生产氢气，电化学CO₂还原（CO₂RR）总是伴随着竞争性的析氢反应。除了本征活性的控制外，电催化剂的多孔结构等几何因素对CO₂RR的反应选择性也有重要影响，但目前对孔结构与反应选择性之间的关系规律仍然缺乏了解。有鉴于此，韩国科学技术学院（KIST）的Ung Lee和Yun Jeong Hwang等人合作证明了还原氧化石墨烯层可以有效地控制多孔纳米锌电催化剂催化二氧化碳还原生产一氧化碳（CO）的法拉第效率。

本文要点

1）通过简单地调整氧化石墨烯的覆盖率，即使在相同的偏置电位和碳酸氢盐电解质中，也可以显著改善生产CO的法拉第效率，可以从66%升高到94%，而且显著抑制了析氢速率，同时不会像许多Zn基电催化剂那样牺牲CO₂还原成CO的速率。

2）通过原位x射线吸收光谱分析和电化学反应动力学研究发现，氧化石墨烯层在反应物的质量运输通道中可以起到几何屏障的作用，而不改变锌基电催化剂的化学状态。

3）此外，计算流体力学仿真研究估算了法拉第效率与表面覆盖率之间的依赖关系，并表明选择性抑制析氢与多孔电催化剂表面局部pH值的增大有关。这些反应物浓度之间的解耦是由于质子相对于CO₂的消耗速率更高，体积浓度更低。

该工作表明氧化石墨烯表面涂层通过控制质量传输通道可以有效调控电化学二氧化碳还原的法拉第效率，为CO₂RR和其他催化反应选择性的调控提供了一种新的策略。

参考文献：

Dang Le Tri Nguyen et al. Mass Transport Control by Surface Graphene Oxide for Selective CO Production from Electrochemical CO₂ Reduction. ACS Catalysis, 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.9b05096

https://doi.org/10.1021/acscatal.9b05096